Imágenes supremas
Un equipo de físicos ha descubierto que es posible construir un motor warp físico real y real y no romper ninguna regla física conocida. Una advertencia: la nave que realiza la deformación no puede exceder la velocidad de la luz, por lo que no llegarás a ningún lugar interesante en el corto plazo. Pero esta investigación todavía representa un avance importante en nuestra comprensión de la gravedad.
Moviéndose sin movimiento
La teoría general de la relatividad de Einstein es un conjunto de herramientas para resolver problemas relacionados con la gravedad que conecta la masa y la energía con las deformaciones en el espacio-tiempo. A su vez, esas deformaciones del espacio-tiempo le indican a la masa y la energía cómo moverse. En casi todos los casos, los físicos utilizan las ecuaciones de la relatividad para determinar cómo se moverá una combinación particular de objetos. Tienen algún escenario físico, como un planeta orbitando una estrella o dos agujeros negros colisionando, y se preguntan cómo esos objetos deforman el espacio-tiempo y cuál debería ser la evolución posterior del sistema.
Pero también es posible ejecutar las matemáticas de Einstein a la inversa, imaginando algún movimiento deseado y preguntando qué tipo de deformación del espacio-tiempo puede hacerlo posible. Así es como el físico mexicano Miguel Alcubierre descubrió la base física de un motor warp, que durante mucho tiempo fue un elemento básico del sistema. Star Trek franquicia.
El objetivo de un motor warp es ir de A a B en el tiempo entre pausas comerciales, lo que normalmente implica un movimiento más rápido que la luz. Pero la relatividad especial prohíbe expresamente velocidades más rápidas que la luz. Si bien esto nunca molestó a los escritores de Star Trek, eso irritó a Alcubierre. Descubrió que era posible construir un motor warp mediante una inteligente manipulación del espacio-tiempo, disponiéndolo de modo que el espacio delante de una nave se achicara y el espacio detrás de la nave se estirara. Esto genera movimiento sin, estrictamente hablando, movimiento.
Suena como una contradicción, pero ese es sólo uno de los muchos aspectos maravillosos de la relatividad general. El motor warp de Alcubierre evita violaciones del límite de velocidad de la luz porque nunca se mueve a través de espacio; en cambio, el espacio mismo es manipulado para, en esencia, acercar el destino de la nave espacial a él.
Aunque tentador, el diseño de Alcubierre tiene un defecto fatal. Para proporcionar las distorsiones necesarias del espacio-tiempo, la nave espacial debe contener alguna forma de materia exótica, típicamente considerada materia con masa negativa. La masa negativa tiene algunos problemas conceptuales que parecen desafiar nuestra comprensión de la física, como la posibilidad de que si pateas una pelota que pesa cinco kilogramos negativos, salga volando hacia atrás, violando la conservación del impulso. Además, nadie ha visto jamás ningún objeto con masa negativa en el Universo real.
Estos problemas con la masa negativa han llevado a los físicos a proponer varias versiones de «condiciones energéticas» como complementos de la relatividad general. Estos no están integrados en la relatividad en sí, pero son complementos necesarios porque la relatividad general permite cosas como masa negativa que no parecen existir en nuestro Universo; estas condiciones energéticas las mantienen fuera de las ecuaciones de la relatividad. Son la respuesta de los científicos al hecho inquietante de que el GR vainilla permite cosas como el movimiento superluminal, pero el resto del Universo no parece estar de acuerdo.
factor de deformación cero
Las condiciones de energía no están probadas experimentalmente ni mediante observaciones, pero son afirmaciones que concuerdan con todas las observaciones del Universo, por lo que la mayoría de los físicos las toman bastante en serio. Y hasta hace poco, los físicos habían considerado que esas condiciones de energía dejaban absolutamente claro al 100 por ciento que no se puede construir un motor warp, incluso si realmente se quisiera.
Pero hay una manera de evitarlo, descubierta por un equipo internacional de físicos dirigido por Jared Fuchs de la Universidad de Alabama en Huntsville. (El equipo también está afiliado al Laboratorio de Propulsión Aplicada de Física Aplicada, un grupo de expertos virtual dedicado a la investigación, entre muchas otras cosas, de los impulsores warp). En un artículo aceptado para publicación en la revista Gravedad clásica y cuánticalos investigadores profundizaron en la relatividad para explorar si alguna versión de un motor warp podría funcionar.
Las ecuaciones de la relatividad general son muy difíciles de resolver, especialmente en casos complejos como el de un motor warp. Entonces el equipo recurrió a algoritmos de software; en lugar de intentar resolver las ecuaciones a mano, exploraron sus soluciones numéricamente y verificaron que se ajustaban a las condiciones energéticas.
En realidad, el equipo no intentó construir un dispositivo de propulsión. En cambio, exploraron varias soluciones a la relatividad general que permitirían viajar de un punto a otro sin que una embarcación sufriera ninguna aceleración o experimentara fuerzas de marea gravitacionales abrumadoras dentro de la embarcación, para comodidad de los pasajeros imaginados. Luego comprobaron si estas soluciones cumplían las condiciones energéticas que impiden el uso de materias exóticas.
De hecho, los investigadores descubrieron una solución de propulsión warp: un método para manipular el espacio para que los viajeros puedan moverse sin acelerar. Sin embargo, no existe nada gratis, y el carácter físico de este motor warp conlleva una importante advertencia: la nave y los pasajeros nunca podrán viajar más rápido que la luz. También es decepcionante el hecho de que los investigadores detrás del nuevo trabajo no parecen molestarse en descubrir qué configuraciones de la materia permitirían que se produjera la deformación.
