Naves que curvan el espacio: ¿una solución para viajar a otras estrellas?

Los físicos han especulado con la idea de arrugar el espacio para recorrer mayores distancias en menor tiempo.

por Javier Yanes

Una nave de la franquicia 'Star Trek'. (Paramount Pictures)

Decíamos que, salvo que en algún lugar cercano de nuestro Sistema Solar se esconda una enorme nave nodriza tipo crucero imperial, que se nos haya escapado y que dispare ovnis sin ton ni son —ahora fanis, de Fenómeno Anómalo No Identificado—, no parece posible que las luces y objetos que la gente dice ver en el cielo sean naves alienígenas. Los exoplanetas más cercanos están a más de 4 años luz. A una velocidad próxima a la de la luz, debido a la dilatación del tiempo formulada por la relatividad especial, los tripulantes del ovni podrían experimentar que para ellos solo han pasado unas horas; pero al regreso a su planeta, en el mejor de los casos, habrían pasado más de ocho años.

Decíamos también que los agujeros de gusano, el recurso habitual en películas de ciencia ficción como 2001, Contact o Interstellar, incluso si existieran y tuvieran un tamaño y una estabilidad como para poder atravesarlos sin morir en el intento, podrían reducir el viaje del ovni de unas horas a unos segundos para quienes tripulan la nave. Pero en su planeta habrían transcurrido también años (nota: aunque hay discusión sobre si el concepto de los agujeros de gusano implica necesariamente una dilatación del tiempo o no, y también se habla de utilizarlos como portales temporales, cálculos sobre posibles agujeros atravesables predicen una gravedad y una aceleración que impedirían escapar de ese efecto).

Claro que los agujeros de gusano tienen otra pega evidente: en el más que improbable caso de que existieran y fueran atravesables como se cuenta en las películas, una cosa sería para nosotros, los humanos, aventurarnos por uno de ellos con afán de exploración; y otra muy diferente que casualmente existiese ya una red prêt-à-porter de agujeros de gusano, como implicaría el hecho de que los presuntos ovnis vinieran a visitarnos regularmente, tal como presume la idea popular: línea 11, próxima estación, la Tierra.

Por ello, solo queda una opción: fabricar esa red o esos portales, como se sugería en Contact. Una posibilidad sería que el atajo en el universo no fuese algo preexistente y fijo, sino que lo crease la propia nave. Esta fue la idea que en 1994 propuso el físico mexicano Miguel Alcubierre, basándose en una de las posibles soluciones a las ecuaciones de campo de la relatividad general de Einstein, que relacionan la materia y la energía con la deformación del espacio-tiempo. Como decíamos, cada una de estas soluciones define un modelo matemático del universo llamado “métrica”, por lo que los físicos llaman a esto métrica de Alcubierre. Pero como fan de Star Trek, él llamó a su propuesta Warp Drive, o impulsor de curvatura, como llaman en esta franquicia al propulsor que deforma el espacio-tiempo.

El propulsor de Alcubierre

Imaginemos una alfombra, y una bola que se mueve sobre ella a una velocidad de 1 metro por segundo (m/s). Para recorrer 10 m sobre la alfombra, la bola tardaría 10 s. Supongamos que arrugamos la alfombra por delante de la bola, de modo que los 10 m quedan acortados a solo 1 m. Entonces la bola solo tardaría 1 s en recorrer esos 10 m. Pero la velocidad de la bola no ha aumentado, es la misma de antes: es el espacio el que se ha acortado, y es el destino el que se ha acercado.

Esto es algo parecido a lo que consigue el impulsor de Alcubierre: forma una burbuja que deforma el tejido del universo, contrayéndolo por delante y expandiéndolo por detrás, de modo que la nave situada dentro de la burbuja pueda llegar a su destino en menos tiempo de lo que tardaría la luz, pero sin violar el límite inviolable de la velocidad de la luz; como la bola, la nave no va más deprisa, sino que es el espacio el que hace el trabajo, acortándose.

El arrugado del espacio-tiempo ante la nave, el frente de la burbuja, podría avanzar más rápido que la luz porque no se trata de ningún objeto físico, sino del propio espacio-tiempo. Y, en cambio, la propia nave se mueve más despacio que la luz; de hecho, puede permanecer estática respecto a su burbuja. Un símil que suele utilizarse es el del surfista sobre la ola: la tabla no se propulsa, sino que aprovecha que es el frente de la ola el que avanza.

Lo cual tendría una inmensa ventaja: evitar la dilatación del tiempo. Dado que la nave viaja en su propia burbuja del espacio aislada del exterior, sin una fuerte gravedad, una alta energía o una gran velocidad respecto a su propio sistema de referencia, una hora de envejecimiento dentro de la nave sería la misma hora de envejecimiento en la Tierra. De modo que en este caso, sí, un ovni modelo Alcubierre podría venir a la Tierra desde su planeta, abducir algunos humanos y vacas y regresar al hogar a la hora de la cena.

La propuesta de Alcubierre fue tan novedosa y original que el suyo se convirtió en un trabajo fundacional que ha suscitado infinidad de estudios posteriores, incluyendo otras variedades de propulsores de curvatura. Pero, como siempre, hay obstáculos aparentemente insalvables. Naturalmente, Alcubierre solo pretendía plantear una ingeniosa solución teórica, pero él mismo admitía que es casi imposible que llegue a materializarse en algo real.

¿Energía negativa?

El primer obstáculo y más evidente: como en el caso de los agujeros de gusano, cuando Alcubierre introduce su espacio-tiempo en las ecuaciones de campo de Einstein, la materia-energía que se obtiene es negativa. Una cantidad de energía negativa inconcebiblemente enorme, que casi igualaría la energía de todo el universo. Pero la energía negativa no existe.

Una de las pegas es especialmente curiosa, y fácil de entender. Según lo dicho, la nave viaja en el interior de una burbuja de espacio deformado, aislada del exterior, sin posibilidad de interacción con el espacio normal circundante. Si el ovni de Alcubierre tuviera faros frontales, estos proyectarían la luz hacia delante, dado que la nave no se mueve deprisa dentro de su burbuja; pero como el frente de la burbuja sí avanza a velocidad superluminal, el chorro de luz de los faros se detendría sin alcanzarlo. El problema práctico del aislamiento de la burbuja es que, aunque la nave no requiriese propulsión propia —pensemos de nuevo en el surfista y la tabla—, haría falta una máquina para colocar la energía necesaria en el frente de la burbuja. Pero esa máquina no podría ir dentro de la nave, ya que no podría alcanzar el frente de la burbuja. Solo podría hacerse mediante otro dispositivo externo. El cual, a su vez, tendría que desplazarse también en una burbuja similar con otro propulsor de Alcubierre; es la pescadilla que se muerde la cola.

Para solventar este inconveniente, se ha propuesto que podría existir una infraestructura ya dispuesta que las naves pudiesen aprovechar, como unos raíles colocados en el camino; volvemos así a la idea de la red de metro alienígena. Pero entonces nos enfrentaríamos a otro serio obstáculo: la construcción de esa infraestructura solo podrían hacerla naves que se movieran dentro de los límites convencionales, es decir, a velocidades inferiores a la de la luz, con su dilatación del tiempo, etcétera. Tampoco parece muy práctico.

Pese a todo, no será porque no se está intentando. En el Centro Espacial Johnson de la NASA existe un laboratorio de física de propulsión avanzada llamado informalmente Eagleworks, y al que la agencia no da demasiada publicidad, pero que bajo la dirección del físico Harold “Sonny” White y con financiación del Pentágono (DARPA, la agencia de investigación de proyectos avanzados de Defensa) estudia cosas como el propulsor de curvatura. En 2021 White y sus colaboradores publicaron que habían conseguido accidentalmente crear una burbuja de Alcubierre en miniatura, a escala microscópica, circunvalando el requisito de la energía negativa.

De la teoría al mundo real

También en 2021, los físicos Alexey Bobrick y Gianni Martire publicaron un modelo físico general de propulsores de curvatura. Es decir, un intento de convertir la idea teórica, pero físicamente imposible, en algo compatible con la realidad. El resultado es más realista, lo cual no quiere decir que sea algo construible; por ejemplo, una nave de 10 metros con una masa igual a la de la Tierra. Pero puede recordar también a ese famoso meme sobre lo que alguien compra por internet y lo que recibe, ya que solo permite viajar a velocidades menores que la de la luz.

Lo que hacen Bobrick y Martire es eliminar cosas del modelo de Alcubierre que no son estrictamente imprescindibles: al prescindir de la velocidad superluminal, ya no hace falta energía negativa, o la cantidad es mucho menor. Para deformar el espacio-tiempo se utiliza un mecanismo real y conocido, un potentísimo campo gravitatorio (de ahí la nave que pesaría como todo un planeta). Y la nave necesitaría un propulsor. De un tipo que no existe.

Eso sí, la buena noticia es que las condiciones podrían ajustarse de modo que se evitara una dilatación sustancial del tiempo. Pero dado que las velocidades serían subluminales, aún seguiríamos hablando de viajes muy largos, demasiado como para prestar crédito a la idea de los ovnis. A no ser que algo se les haya escapado a los físicos, o mientras no aterrice una tripulación alienígena para hacerse selfies con nosotros, por el momento los ovnis seguirán en el pasillo 4, sección paranormal.

Fuente: 20minutos.es