NUEVA YORK – Es un elemento básico de la ciencia ficción: una nave espacial que atraviesa el cosmos a velocidades más rápidas que la luz, yendo audazmente a donde nadie ha ido antes. Sin embargo, según la teoría de la relatividad de Einstein, ir más rápido que la velocidad de la luz está prohibido en el mundo real. Así que los motores warp, como el que impulsa al Enterprise en Star Treksiempre han estado firmemente en el reino de la imaginación, hasta ahora.
Un nuevo estudio publicado en Gravedad clásica y cuántica sugiere que un motor warp en la vida real podría no ser tan descabellado como pensábamos. La clave, dicen los científicos, es mirar el problema a través del lente de la teoría de la gravedad de Einstein: la relatividad general.
En la relatividad general, la gravedad no es una fuerza como normalmente la consideramos. En cambio, los objetos masivos como estrellas y planetas crean curvas y depresiones en el tejido del espacio-tiempo mismo. Los objetos más pequeños, como las naves espaciales (o la manzana que cayó sobre la cabeza de Newton), simplemente siguen estas curvas. Es un poco como cuando una bola pesada crea una abolladura en una lámina de goma, lo que hace que las canicas rueden hacia ella.
El concepto tradicional de ciencia ficción de un motor warp implica distorsionar el espacio-tiempo de una manera muy específica: comprimiéndolo delante de la nave y expandiéndolo detrás. En teoría, esto permitiría a la nave viajar efectivamente más rápido que la luz sin exceder el límite de velocidad local. ¡Es casi como un código de trucos para eludir las leyes de la física!
Sin embargo, estudios previos sobre esta idea sugirieron que requeriría formas exóticas de materia con “densidad de energía negativa”. En nuestra experiencia cotidiana, la energía siempre es positiva; incluso en el vacío, hay una pequeña energía positiva llamada “energía del vacío”. La densidad de energía negativa, en términos físicos, significa tener menos energía que un vacío puro. Esto es problemático porque las leyes conocidas de la física sugieren que esa energía negativa no puede existir en cantidades suficientemente grandes como para hacer posible un impulso warp.
Aquí es donde entra en juego el nuevo estudio. Los investigadores, procedentes de diversas instituciones, incluida la Universidad de Alabama y el Laboratorio de Física Aplicada, decidieron abordar el problema desde un ángulo diferente. En lugar de comenzar con una noción preconcebida de cómo debería ser un motor warp, preguntaron: ¿qué tipo de geometría espacio-temporal podría transportar una nave más rápido que la luz obedeciendo las leyes conocidas de la física?
Descubrieron que la respuesta implica un concepto llamado “cáscara de materia regular”. Imagínese una burbuja que rodea la nave espacial, pero en lugar de estar hecha de jabón, está hecha de partículas masivas o materia oscura. Al controlar cuidadosamente la densidad y la presión de este caparazón, es posible crear una “burbuja warp” que comprime el espacio-tiempo frente a la nave y lo expande detrás, tal como el motor warp en programas como Star Trek.
La diferencia clave con los programas de ciencia ficción es que este caparazón tiene una densidad de energía positiva en todas partes: no se requiere energía negativa exótica. Los investigadores demostraron matemáticamente que este “impulso warp físico” obedece a todas las condiciones energéticas conocidas de la relatividad general.
Por supuesto, crear tal caparazón está mucho más allá de nuestras capacidades tecnológicas actuales. La cantidad de masa requerida es inmensa, y los órdenes de magnitud necesarios para realizar el viaje por deformación son mayores que la masa del Sol. Además, el estudio solo analizó el caso de un motor warp que se mueve a una velocidad constante. Más lento que la luz, que viaja a 300.000 kilómetros por segundo. Acelerar a velocidades más rápidas que la luz implicaría desafíos adicionales que aún deben resolverse.
Sin embargo, este trabajo representa un importante paso adelante en la teoría del impulso warp. Muestra que sería posible viajar más rápido que la luz sin violar las leyes conocidas de la física. También destaca el poder de pensar creativamente dentro del marco de la relatividad general.
“Aunque este diseño requiere una cantidad significativa de energía, demuestra que se pueden lograr efectos de deformación con materia convencional respetando las limitaciones de energía conocidas”, escriben en un comunicado el investigador Jared Fuchs y el equipo de Applied Physics. “La Física Aplicada continúa avanzando a medida que la humanidad se embarca en la Era Warp”.
El estudio también introdujo una herramienta llamada “Warp Factory”, un conjunto de herramientas numéricas diseñado específicamente para analizar los espacios-tiempo de los impulsos warp. Utilizando este conjunto de herramientas, los investigadores pudieron probar su idea del caparazón warp y confirmar que satisface las condiciones de energía. También demostraron que la presencia del caparazón warp puede detectarse mediante la diferencia de tiempo entre los rayos de luz enviados en direcciones opuestas a través del caparazón, una señal de distorsión real del espacio-tiempo, no solo un truco matemático.
Entonces, aunque es posible que todavía no estemos reservando nuestros boletos para nuestra estrella vecina más cercana (Alfa Centauri), el sueño del motor warp parece un poco menos distante. A medida que los científicos continúan ampliando los límites de la física teórica y desarrollando nuevas herramientas computacionales, ¿quién sabe qué otros conceptos de ciencia ficción podrían pasar de la pantalla a la realidad? Incluso en Star Trek, los humanos no alcanzaron la velocidad warp hasta 2063, ¡así que todavía hay tiempo!
