This extension of Stephen Hawking’s Chronology Protection Conjecture rules it out for warp drives, wormholes, and everything in between
Nobody took the idea of warp drive seriously until 1994, when a theoretical physicist Miguel Alcubierre proposed a method that could, within the realm of known physics, warp space to travel faster than light.
El descubrimiento de Alcubierre hizo vibrar a los físicos teóricos. ¿Podría ser posible el viaje FTL?
Incluso la NASA se interesó.
Supongamos que quiero hacer algo «sencillo» como enviar una sonda robótica a Alfa Centauri para comprobarlo e informar. Alfa Centauri está a unos 4,37 años luz. Hagamos que sean cuatro para simplificar. Así que un rayo de luz tarda 4 años en llegar desde la Tierra. A menos que pueda ir más rápido que la luz, un viaje de ida y vuelta es de al menos 8 años. Y eso yendo a la velocidad de la luz sin contar el tiempo que se tarda en acelerar a esa velocidad y frenar en Alfa Centauri. Nuestra sonda más rápida, la Parker Solar Probe de la NASA lanzada en 2018 sólo alcanzará una velocidad máxima de 200 kilómetros por segundo. La velocidad de la luz es 1.500 veces más rápida!
Conseguir que una sonda se acerque siquiera a esa velocidad sería impresionante, pero, si puedo ir más rápido que la luz, tal vez mucho más rápido, podría reducir ese tiempo de viaje de ida y vuelta a meses o incluso menos.
Esta posibilidad ya se había barajado dentro de la comunidad física décadas antes con la investigación de lo que comúnmente se llama «agujeros de gusano». Al igual que la idea de Alcubierre, los agujeros de gusano son una distorsión del espacio, pero en lugar de ser una burbuja que una nave lleva consigo son pasajes a través del espacio que pueden llevarte de un punto a otro en un tiempo mucho más corto que yendo por el espacio normal, como un ferrocarril de alta velocidad.
Los agujeros de gusano habían sido descubiertos en 1916, sólo un año después de que Einstein publicara su teoría de la gravedad llamada Relatividad General. En comparación con la teoría de los motores warp, son antiguos pero no por ello menos exóticos.
Los agujeros de gusano también aparecen en Star Trek pero, salvo el construido por los alienígenas en DS9, se consideran inestables. Sin embargo, en la franquicia de ciencia ficción más cercana, Stargate, son la forma de rigor para viajar a otras estrellas y galaxias.
Para los que imaginamos una futura humanidad viajando a las estrellas a velocidades FTL, una pregunta candente es: ¿qué es más probable que se haga realidad? ¿Los impulsores Warp tipo Alcubierre o los Stargates?
Veamos las diferencias:
El impulsor Alcubierre deforma el espacio de manera que todo lo que se encuentre dentro de su burbuja será acelerado no por un medio de propulsión sino por la compresión del propio espacio. Esto es como una mini forma de cómo se expande el universo pero a la inversa y localmente a la burbuja. Como está distorsionando el espacio y no viajando a través de él, puede ir más rápido que la luz.
Durante los últimos 26 años, se han publicado un gran número de críticas sobre la idea de Alcubierre: Necesitará un universo de energía. Generará una intensa radiación que destruirá tanto lo que esté dentro de la burbuja warp como lo que esté delante de ella. Hará imposible su control porque no se podrán enviar mensajes desde la parte trasera de la nave a la delantera sin superar la velocidad de la luz. Se necesitará una burbuja tan delgada que estaría fuera de la física conocida.
Aún así, todos estos parecían problemas de ingeniería o, al menos, potencialmente solucionables. Seguramente un ingeniero inteligente en el futuro podría diseñar formas de evitarlos. Hacer una burbuja más inteligente que necesite menos energía. Utilizar burbujas warp de Alcubierre para enviar mensajes a la parte delantera de la nave. Quizás se podría desarrollar alguna protección para la radiación o se podría desviar o succionar de alguna manera. ¿Y quién dice que no podemos hacer una burbuja superfina? Aun así, quizá los agujeros de gusano sean el camino más fácil hacia las estrellas.
Un agujero de gusano es como un túnel pero con una dimensión más de lo habitual. Consiste en dos aberturas en forma de bola separadas en el espacio. A diferencia de las representaciones de Stargate y Star Trek, la abertura no es un disco bidimensional sino una bola en la que se puede entrar desde cualquier dirección. Las dos bolas están conectadas por una abertura llamada «garganta», que es la superficie de una esfera que existe fuera del espacio normal. Esta esfera es análoga a una unión circular entre dos tuberías pero en una dimensión más.
Al entrar en una de las bolas, no pasas por un túnel normal. Más bien entras en un espacio distorsionado en el que en lugar de pasar a través de la bola y salir por el otro lado, la dirección en la que viajas se dobla fuera del espacio normal. La curvatura hace que pases a través de la garganta y salgas por la otra bola. Nunca ves las «paredes» del túnel porque las paredes son tridimensionales, y pasas todo el tiempo «sobre» la pared como una hormiga arrastrándose dentro de un reloj de arena. (Incluso puedes enviar una señal en línea recta desde el interior y ésta dará la vuelta y volverá hacia ti). Es difícil de visualizar, lo que probablemente sea la razón por la que la ciencia ficción rara vez lo hace bien.
Las primeras soluciones de agujeros de gusano a las ecuaciones de Einstein, incluida la que el propio Einstein descubrió en la década de 1930, eran imposibles de atravesar porque la «garganta» del agujero de gusano se estrechaba más rápido de lo que incluso la luz podía viajar. No fue hasta 1973 cuando Homer Ellis descubrió un agujero de gusano «atravesable», uno por el que realmente se podía viajar, en las ecuaciones de Einstein.
Al igual que el motor warp, la construcción de un agujero de gusano también resultaría ser un reto. Para crear una distorsión tan grande en el espaciotiempo habría que conectar dos agujeros negros (uno para cada extremo). Para ello, hay que fusionar las dos singularidades de los agujeros negros manteniendo los propios agujeros negros separados. A continuación, hay que hacer estallar la singularidad fusionada desde un punto hasta una garganta esférica para una apertura.
La teoría cuántica podría ayudar con eso a través del «entrelazamiento», donde los objetos pueden conectarse entre sí a distancia. Otros han sugerido que los agujeros de gusano cuánticos que se producen de forma natural podrían aparecer en el vacío del espacio en un reino subatómico llamado espuma cuántica y ser alentados a agrandarse para permitir que algo pase a través de ellos. Hasta ahora no se ha demostrado que ninguno de estos mecanismos sea físicamente posible con el tamaño necesario para que pase algo clásico como una sonda. Los agujeros de gusano resultan ser difíciles.
Un tercer método que aún no he visto en la ciencia ficción es el tubo de Krasnikov. Esta idea se propuso en 1995 como alternativa al propulsor Alcubierre. En ella una nave distorsionaría el espacio mientras va a velocidad subluz de una estrella a otra. En lugar de acortar el viaje como un agujero de gusano, el tubo es una máquina del tiempo.
Veamos cómo funciona:
Supongamos que mi sonda espacial robótica va al 99% de la velocidad de la luz hasta Alfa Centauri. Recorrer 4 años luz a esa velocidad son 4,04 años para nosotros, pero para la sonda son sólo 7 meses. La razón tiene que ver con la relatividad y la paradoja de los gemelos. Este principio se ve en la serie de libros Ender de Orson Scott Card. Ender y su hermana viajan tanto que viven miles de años en tiempo terrestre.
El tubo Krasnikov está diseñado para distorsionar el tiempo detrás de la sonda para que la gente en la Tierra no tenga que esperar tanto tiempo el regreso de la sonda. Una vez que la sonda llega a su destino y está lista para regresar, entra en el tubo y viaja de vuelta por el mismo camino que vino. La única diferencia es que, mientras viaja, el tiempo corre en sentido inverso. Esto tiene el efecto de permitirle llegar poco después de haber salido!