Muchos relatos de ciencia ficción parten de una base técnica bien documentada, brindada por las ciencias naturales y sociales, para dar un paso más allá de los límites de ese conocimiento y proponer un universo imposible en el momento, pero que bien podría ser factible en el futuro. Así, a dicho género se le llama especulativo porque se fundamenta en los avances científicos y tecnológicos para construir una progresión racional del presente que se sirve de la imaginación.
La ciencia, la tecnología y la ciencia ficción se han alimentado entre sí por siglos, dejando tras de sí una estela de inventos, descubrimientos y teorías que han transformado nuestra forma de ver al mundo. A continuación, te contaré una de esas afortunadas historias: el protagonista es el físico mexicano Miguel Alcubierre Moya quien, inspirado por su serie de ciencia ficción favorita, pensó en una manera de viajar más rápido que la luz…
Antes de exponer la idea de Alcubierre, debemos hablar sobre Albert Einstein. A principios del siglo XX, el físico alemán descubrió que existía una velocidad límite en el universo, la de la luz, y que ésta no podía ser superada. La luz viaja a 300,000 kilómetros por segundo, velocidad suficiente para darle siete vueltas y media a la Tierra en un segundo, algo asombroso para nosotros los terrestres. Sin embargo, las distancias del universo hacen las cosas infinitamente más complicadas: a la luz le toma ocho minutos viajar desde el Sol hasta nuestro planeta, y 4.37 años si lo hace desde el sistema estelar más cercano a nuestro sistema solar, Alfa Centauri; de modo que si viajáramos en una nave espacial a la velocidad de la luz, tardaríamos más de cuatro años tan sólo en llegar a nuestro sistema estelar vecino; el centro de nuestra galaxia, por otro lado, está a 27.7 años luz de distancia, y la galaxia más cercana, Andrómeda, se encuentra a más de dos millones de años luz de la Tierra. Entonces, las reglas codificadas en la Teoría de la relatividad especial de Einstein confinan a la especie humana a un reducido vecindario de estrellas, pues se requerirían incontables generaciones para hacer un viaje intergaláctico como los descritos en las obras de ciencia ficción.
¿Por qué no se puede viajar más rápido que la luz?
Para responder a esta pregunta, hagamos un repaso de las teorías de la relatividad de Einsten:
En 1905, Albert Einstein revolucionó nuestra concepción del universo con su Teoría especial de la relatividad, al demostrar que dos conceptos que creíamos separados, como el tiempo y el espacio, en realidad conforman uno solo llamado espacio-tiempo, el cual no es absoluto, sino relativo. Otro de los postulados más importantes de dicha teoría dice que la simultaneidad es relativa, es decir, que si yo digo que dos eventos suceden al mismo tiempo, alguien que se mueve respecto a mí no estará de acuerdo, pues verá cómo sucede uno y después el otro, dependiendo de la dirección en la que vaya. Ahora bien, si el orden en el que ocurren las cosas es relativo, ¿qué pasa con la causalidad?
La causalidad describe la relación entre causas y efectos o, en otras palabras, el orden natural en el que ocurren las cosas; por ejemplo, “si te empujan, entonces caes” sería la secuencia lógica de las causas y los efectos de tal evento, en lugar de caerte y después ser empujado. Einstein se dio cuenta de que la causalidad dependía del hecho aparente de que la velocidad de la luz fuera absoluta.
La razón por la que viajar más rápido que la luz viola la causalidad es la dilatación del tiempo, un fenómeno predicho en la física relativista según el cual el tiempo no es absoluto, sino que transcurre a diferentes ritmos dependiendo de la velocidad en la que se mueva el observador. Debido a que conforme aumenta la velocidad el tiempo transcurre más lentamente, al viajar a velocidades cercanas a la de la luz el tiempo avanzaría cada vez con mayor dilación y, al alcanzar la velocidad de la luz, éste se detendría por completo. Y uno puede imaginar lo que podría ocurrir si se superara la velocidad de la luz… ¡Exacto!, el reloj comenzaría a dar marcha atrás, las causas sucederían antes que los efectos, e iniciaría un viaje en el tiempo con rumbo hacia el pasado; por ello, los viajes en el tiempo, al menos al pasado, están prohibidos por las leyes físicas.
En 1915, Einstein publicó la Teoría de la relatividad general, en la que incorpora el concepto de gravedad. Basándose en una observación realizada por Galileo Galilei, según la cual en caída libre todos los objetos —sin importar su peso— alcanzarían el suelo al mismo tiempo, Einstein descubrió que las leyes de la física en caída libre son las mismas cuando no hay gravedad, de modo que los efectos de la velocidad sobre el tiempo y el espacio se extienden al campo gravitatorio, lo que se conoce como principio de equivalencia. Pero si las leyes de la física son las mismas fuera de un campo gravitatorio y en tierra firme, ¿por qué si se arroja un objeto en el espacio exterior éste describe un movimiento rectilíneo uniforme, mientras que si se hace lo mismo en tierra firme, el objeto realiza una curva antes de caer al suelo? Si se supone que todos los cuerpos deberían caer igual, la solución a esta pregunta sería que la trayectoria que sigue un objeto cuando hay gravedad —curva— no depende del objeto, sino que constituye una propiedad del espacio. Fue así como después de diez años de trabajo, y gracias a su genialidad, Einstein descubrió que el espacio-tiempo es curvo, y que la gravedad es una deformación de éste. Y el hecho de que el espacio-tiempo pueda ser deformado nos permitiría doblarlo, expandirlo, contraerlo.
Para viajar más rápido que la luz, se necesita una burbuja…
Casi ochenta años más tarde, en 1994, el físico teórico mexicano Miguel Alcubierre Moya se encontraba viendo un capítulo de la serie Star Trek, cuando tuvo una idea revolucionaria: la métrica de Alcubierre, que consiste en colocar una nave dentro de una burbuja de espacio distorsionado. Fuera de la burbuja, el espacio detrás de la nave se expandiría, alejando a los pasajeros de su lugar de procedencia, mientras que delante de ésta, el espacio se contraería, acercándolos a su destino. Si imaginar esto te causa conflictos, piensa que es el mismo principio con el que funcionan las escaleras eléctricas o las bandas transportadoras de los aeropuertos: al subir a ellas, observas que detrás de ti “aparece” suelo, mientras que delante tuyo “desaparece”; esto permite que te desplaces a otro lugar sin siquiera moverte. En el caso de la nave, podría ser propulsada por el espacio-tiempo a una velocidad mayor que la de la luz sin violar ninguna ley física, ya que no sería ésta la que se movería, sino el espacio alrededor de ella; y debido a que la expansión y la contracción se anulan entre sí, la aceleración experimentada por los tripulantes de la hipotética nave sería igual a cero.
Dicho tipo de propulsión es conocido como warp drive, y aunque aún no ha sido implementado por la NASA debido a limitaciones tecnológicas y a que su uso requiere de energía negativa, en el Laboratorio de Física Avanzada de Propulsión, en el Centro Espacial Johnson de la NASA, se experimenta con el modelo matemático de Alcubierre para desarrollar propulsores que podrían incorporarse en los diseños de futuras naves espaciales.
Quizás algún día la propulsión warp drive nos permita construir una nave como la Enterprise, y así cumplir los sueños prometidos por tantas historias de ciencia ficción en las que los personajes exploran nuevos mundos y descubren las civilizaciones que podrían existir más allá de las fronteras de nuestro vecindario estelar.
