Los viajes más rápidos que la luz (FTL, por sus siglas en inglés) son un elemento básico de la ciencia ficción y los viajes interestelares.
Por supuesto, esta tecnología sería increíblemente útil para nosotros en el mundo real, y aunque los motores warp —o desplazamientos por curvatura— se han considerado teóricamente posibles, por lo general involucran física exótica que está fuera de nuestro alcance.
Ahora, el astrofísico Erik Lentz ha esbozado un nuevo diseño teórico que podría permitir el viaje FTL basado en la física convencional.
El empuje de este motor permitiría propulsar una nave espacial a una velocidad equivalente a varios múltiplos de la velocidad de la luz, mientras se evitan los problemas asociados con la dilatación relativista del tiempo.
Este tipo de propulsión se basa en curvar o distorsionar el espacio-tiempo, de tal manera que permita a la nave acercarse al punto de destino. El problema es que, según la teoría de la relatividad general de Einstein, es físicamente imposible que algo viaje más rápido que la velocidad de la luz.
Esto se debe a que a medida que un objeto se mueve más rápido, su masa aumenta, por lo que cuando alcanzas la velocidad de la luz, esa masa se acercaría al infinito.
Además, requeriría energía infinita para acelerar a esa velocidad. Pero quizás haya algunas lagunas. En 1994, el físico teórico mexicano Miguel Alcubierre esbozó un diseño para un motor warp que teóricamente podría permitir que algo viaje más rápido que la luz sin romper ninguna ley física.
La idea consiste en generar una burbuja de energía negativa alrededor de un objeto, de modo que la estructura del espacio-tiempo por delante del objeto se contraiga y el espacio detrás de él se expanda. En el centro hay una región «plana» del espacio-tiempo donde el objeto puede viajar cómodamente, donde los ocupantes ni siquiera sentirían que se están moviendo.
Una burbuja de impulsión de deformación de Alcubierre, que muestra la compresión espacial delante de la burbuja y la expansión espacial detrás.
Por supuesto, esta unidad warp de Alcubierre tenía sus propios problemas. Está muy bien hablar casualmente sobre generar una burbuja de energía negativa, pero hacerlo requeriría formas exóticas de materia que no son exactamente fáciles de conseguir —si es que existen—. Sin energía negativa ni paradoja temporal Resolver este problema era el objetivo del nuevo artículo. El astrofísico de la Universidad de Gotinga Erik Lentz propone una forma de crear una de estas «burbujas de deformación» a partir de fuentes de energía positivas.
Mientras estudiaba propuestas anteriores de impulso warp, Lentz se dio cuenta de que había configuraciones específicas de burbujas espaciotemporales que se habían pasado por alto. Estas burbujas tomaron la forma de solitones, ondas compactas que viajan a velocidad constante sin perder su forma.
Los solitones se ven bajo ciertas circunstancias en ondas en el agua, movimientos atmosféricos que producen extrañas formaciones de nubes o luz que viaja a través de diferentes medios.
En este caso, los solitones se propagan a través del propio espacio-tiempo. Lentz descubrió que ciertas configuraciones de solitones podrían formarse utilizando fuentes de energía convencionales, sin violar ninguna de las ecuaciones de Einstein y sin requerir ninguna densidad de energía negativa.
Una ilustración de las formas de diferentes burbujas warp que podrían envolver diferentes diseños de naves espaciales. Crédito: E. Lentz.
En otro giro interesante, el paso del tiempo se conservaría para cualquier viajero. Normalmente, se pensaría que los objetos que viajan a la velocidad de la luz envejecen mucho más lentamente, en relación con el mundo exterior.
Entonces, como sugiere un viejo experimento mental, si pones a un gemelo en una nave espacial que viaja a la velocidad de la luz, parecería ser mucho más joven que su gemelo que se quedó en la Tierra.
Pero el nuevo concepto supera esta paradoja potencial: debido a que hay fuerzas de marea mínimas en el centro del solitón, el tiempo pasaría al mismo ritmo tanto dentro como fuera de la burbuja warp.
Enorme cantidad de energía
Si bien una unidad warp que utiliza fuentes de energía convencionales podría ser un gran avance, el nuevo método de solitón tiene, por supuesto, sus propios obstáculos.
Todavía requeriría una cantidad absolutamente enorme de energía que simplemente no es factible en este momento, pero aún puede haber esperanza.
Imagen que muestra cuánto tardarían los diferentes tipos de naves espaciales en viajar desde nuestro sistema solar hasta Próxima Centauri (la estrella conocida más cercana). Actualmente, la única opción sería utilizar un cohete químico, lo que significa un tiempo de viaje de más de 50.000 años.
Crédito: E. Lentz.
«El ahorro de energía tendría que ser drástico, de aproximadamente 30 órdenes de magnitud para estar dentro del alcance de los reactores de fisión nuclear modernos», dice Lentz.
«Afortunadamente, en investigaciones anteriores se han propuesto varios mecanismos de ahorro de energía que pueden reducir potencialmente la energía requerida en casi 60 órdenes de magnitud».
Investigarlos será la prioridad de Lentz en el trabajo futuro. Por muy intrigante que parezca, no espere estar en una carrera con la nave espacial Enterprise en el corto plazo; el estudio sigue siendo principalmente teórico.
«Este trabajo ha alejado el problema de los viajes más rápidos que la luz de la investigación teórica en física fundamental y lo ha acercado a la ingeniería», señala Lentz
. «El siguiente paso es descubrir cómo reducir la cantidad astronómica de energía necesaria dentro del rango de las tecnologías actuales, como una gran planta de energía de fisión nuclear moderna.
Entonces podemos hablar sobre la construcción de los primeros prototipos». La investigación fue publicada en la revista Classical and Quantum Gravity.
Fuente: New Atlas. Edición: MP.
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