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En el Universo nada puede viajar más rápido  que la luz. Pero ¿podríamos salir del Universo,  viajar por el hiperespacio y volver a entrar  en otro punto? ¿Y a qué velocidad?

Creada07-01-2019
Modificada07-01-2019
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Marzo7

Reseña del Documental ¿Podremos viajar Más Rápido que la Luz? de la serie Secretos del Universo

¿Podemos Viajar Más Rápido que la Luz?

Documental de la serie Secretos del Universo (T2, E8, 2011) en el que se presentan varias teorías sobre la posibilidad de viajar más rápido que la Luz para visitar lugares lejanos del Universo.

En la antigüedad se pensaba que las estrellas estaban apenas un poco más lejos que el Sol, la Luna y los planetas. No teníamos ni idea de lo grande que es el Universo.

Hoy ya sabemos que usando la nave más rápida jamás construida tardaríamos varios meses en llegar al Sol, pero la estrella más cercana requeriría un viaje de más de 10.000 años.

Según las leyes de la Física, nada puede viajar más rápido que la luz. Si consiguiéramos viajar a esa velocidad tardaríamos 4 años en alcanzar la estrella más cercana, pero recorrer toda la Vía Láctea nos llevaría 100.000 años. Y necesitaríamos 2'5 Millones de años para llegar a nuestra galaxia vecina, Andrómeda.

Si alguna vez quisiéramos ser ciudadanos galácticos deberíamos contar con la posibilidad de viajar mucho más rápido que la luz.

¿Es posible?

El Límite de la Velocidad de la Luz

La luz viaja a 300 Mm/s (Mega·metros=Miles de Km). Un millón de veces más rápida que el sonido. Puede dar siete vueltas a la Tierra en menos de un segundo.

La luz es rápida, pero además tiene unas propiedades que pueden sorprender a un observador no avisado.

Si viajamos en un tren a 100 Km/h y arrojamos hacia delante un objeto a 30 Km/h, el objeto viajará con respecto al andén a 130 Km/h. Las velocidades se suman.

Si el objeto lo lanzamos en la dirección contraria del avance del tren, la velocidad del objeto respecto al andén sería de 70 Km/h. Las velocidades se restan.

Con la luz no pasa esto. Si lanzamos un rayo de luz hacia delante, el rayo irá a 300 Mm/s respecto a nosotros. Y si un observador estuviera en el andén y midiera la velocidad del tren y la de la luz vería que el tren viaja a 100 Km/h y la luz a 300 Mm/s. La velocidad de la luz no se suma a la velocidad del tren.

Einstein fue quien descubrió que la velocidad de la luz es siempre la misma, independientemente de la velocidad a la que se desplace el observador. Si un científico viajase en una nave espacial a 150 Mm/s, la mitad de la velocidad de la luz, y un rayo de luz pasara a su lado adelantándole, el científico mediría la velocidad del rayo de luz desplazándose a 300 Mm/s con respecto a él mismo, lo mismo que si hubiese estado detenido.

Tras un ímprobo esfuerzo mental tumbado en mi sofá he llegado a entender cómo puede ocurrir esto. Lo que nunca he llegado a entender es cómo puede ocurrir lo mismo si viajamos a 150 Mm/s en dirección contraria al rayo de luz.

Es posible que necesite un sofá más cómodo. O un cerebro más rápido.

A partir de sus teorías, Einstein descubrió también su famosa ecuación e=mc², y que el Espacio y el Tiempo están relacionados en un nuevo concepto, el Espacio-Tiempo.

Una de las consecuencias de sus teorías es que si aplicamos energía para acelerar un cohete, parte de esa energía incrementa la masa del cohete, en una proporción creciente. Con una cantidad determinada de energía podemos alcanzar 1/2 de la velocidad de la luz. Si después aplicamos la misma cantidad de energía alcanzaremos 3/4 de c. Otra vez la misma cantidad de energía nos acelerará hasta 7/8, 15/16, 31/32... y así sucesivamente. Repitiendo muchas veces el proceso estaremos cada vez más cerca de la velocidad de la luz, pero NUNCA la alcanzaremos.

La velocidad de la luz es un límite que, con los conocimientos científicos actuales, parece ser insuperable.

Impulso de Deformación Espacial

Campo de Deformación Espacial

El físico Miguel Alcubierre ha imaginado una forma en que tal vez sea posible viajar Más Rápido que la Luz (en adelante MRL).

No podemos viajar por el espacio MRL, pero según las leyes de Einstein sí es posible deformar el espacio, con masa o con energía.

Se trata de crear una burbuja alrededor de nuestra nave, estirar el espacio en la popa y encogerlo en la proa. Aunque la nave no se desplazará respecto a la burbuja espacial que la envuelve, la burbuja sí avanzará a tanta velocidad como seamos capaces de suministrarle.

Y según las ecuaciones, no hay límite a la velocidad a la que podemos deformar el espacio.

Por desgracia la explicación y los gráficos que la acompañan son bastante rudimentarios e incompletos. Me gustaría aclararlos, pero en lugar de ello prefiero contaros una historia.

Sobre 1.990 escribí una novela de Ciencia Ficción, Bienvenidos a Libertad, y en ella introduje un elemento tecnológico que no existe actualmente pero que no veo imposible que se pueda llegar a construir en el futuro: Cuñas Gravitatorias.

Tal como descubrió Einstein, la Gravedad es una deformación del tejido espacial 3D en una cuarta dimensión. Igual que una lona es un tejido 2D que se puede deformar en una tercera dimensión.

Si pudiéramos inclinar el tejido espacial en la dirección que nos interese podríamos hacer que los objetos de su interior cayeran en la dirección que queramos.

En mi novela las cuñas gravitatorias se usaban para construir salas industriales y de entrenamiento de astronautas con gravedad cero en la superficie de la Tierra, conseguir gravedad en una nave cuando estuviera en el espacio y como sistema de impulsión de la nave para el despegue o el cambio de rumbo en el espacio.

Ante este tipo de impulso, las personas que hubiera en el interior de la nave no experimentarían ninguna aceleración. Si la nave está en ingravidez, seguirían estando ingrávidas. Si tienen generadores de gravedad con cuñas gravitacionales, no serán afectadas por la aceleración de la nave.

Lo que haría este sistema sería conseguir aceleración, lo cual sustituiría los motores de combustión, pero no creo, y nunca me lo planteé así, que pudiera servir para viajar MRL, sencillamente porque no hay forma de enviar hacia delante una señal que deforme el espacio y que esa señal viaje MRL.

Es más, estoy seguro de que el rendimiento de las cuñas sería cada vez menor mientras más rápido viajemos, por lo que en mi opinión sigue existiendo el límite de la velocidad de la luz.

Cuando hace unos quince años vi por primera vez una representación gráfica del Impulso de Deformación me llevé la sorpresa de que se parece mucho más a las cuñas gravitacionales que yo había imaginado que al sistema de Deformación Espacial que pretendía ilustrar.

El Impulso de Deformación podría ser una solución para los viajes espaciales, pero según las matemáticas que se han desarrollado, para que fuera posible haría falta un elemento natural que no ha sido visto hasta ahora: La Energía Negativa.

De momento la Energía Negativa es un concepto teórico aún por demostrar.

Energía de Punto Cero

El Físico Atómico Steve Lamoreaux estudia la Energía de Punto Cero. Según la mecánica cuántica, en cada punto del espacio se producen fluctuaciones cuánticas. De la nada aparecen dos partículas que se separan e inmediatamente se atraen y colisionan aniquilándose entre sí. Esto ocurre a una escala muy pequeña, incluso en el interior de partículas subatómicas como electrones y protones.

Efecto Casimir, Energía de Punto CeroSteve piensa que si se colocan dos placas paralelas muy cerca la una de la otra, algunos pares de partículas no cabrán entre ellas y las placas recibirán más empuje por el lado exterior que por el interior de las placas. Se generará una fuerza que intente unir las placas.

Ha dedicado 15 años a construir y perfeccionar una máquina en la que ha reproducido el experimento. La fuerza detectada y captada es muy pequeña, menos que el peso de un glóbulo rojo de la sangre, pero si se pudieran unir numerosos pares de placas paralelas se podría conseguir una cantidad de energía apreciable.

Sería Energía Negativa.

Agujeros de Gusano

Agujero de Gusano PuenteA partir de la Teoría de la Relatividad de Einstein, en la que el Espacio es un tejido 3D, se han usado modelos bidimensionales para describir sus propiedades. Esa similitud con una hoja de papel ha llevado a especular que el Espacio puede ser deformado y doblado de tal forma que el camino más corto entre dos puntos no siempre tiene que pasar por el mismo espacio.

También a partir de la Relatividad se ha especulado que podrían existir túneles que comuniquen dos puntos del espacio por un camino más corto que por su superficie.

El Físico Steven Shu cree que podría ser posible crear un Agujero de Gusano que comunique dos puntos alejados en el espacio. Entonces podríamos entrar por un extremo y salir por el opuesto.

Siempre me ha llamado la atención que los físicos que teorizan sobre los Agujeros de Gusano especulen con la idea de que el espacio podría estar tan doblado que la distancia por un túnel sería más corta que por la superficie.

¿Y si es al revés? ¿Y si el Espacio no está doblado y cualquier túnel que hagamos acaba siendo más largo que la distancia por el espacio normal?

¿En serio imaginan que podemos coger, agarrar un volumen de universo de varias decenas de años luz y doblarlo en una cuarta dimensión para que podamos hacer un puente que en unos pocos Km una nuestro Sistema Solar con la estrella vecina? ¿Cuánta energía haría falta para mover y doblar un espacio que contiene varias estrellas y probablemente planetas?

Y si la Fuerza de Gravedad es, como demostró Einstein, consecuencia de la deformación del tejido espacial en una cuarta dimensión ¿cómo afectará a la gravedad que deformemos el espacio de esa forma?

El problema sería el Tamaño y la Estabilidad. Construir un Agujero de Gusano lo bastante grande para que por él pueda pasar una nave requeriría una inmensa cantidad de energía. Y para que se mantenga estable requeriría también una cantidad aún mayor de energía.

Energía Negativa.

Pero las matemáticas han demostrado que el Agujero de Gusano sería muy sensible a cualquier alteración. Igual que una pompa de jabón estallaría si intentamos meter un dedo en ella, el Agujero de Gusano explotaría en el momento en que alguien intentara entrar en él.

Túneles Cuánticos

Quizás no haga falta construir un Agujero de Gusano. Tal vez ya existan Agujeros de Gusano esperando a que los usemos.

En el mundo subatómico regido por las leyes de la Mecánica Cuántica, se producen fluctuaciones energéticas aleatorias. Algunas de esas fluctuaciones crean micro-Agujeros de Gusano que aparecen espontáneamente, permanecen durante unas trillonésimas de segundo y vuelven a desaparecer sin dejar rastro.

Shu cree que podría ser posible atrapar uno de esos microagujeros, estabilizarlo para que dure más tiempo y agrandarlo para que podamos entrar en él. Sólo hay una pega: No podemos elegir el destino, y debido a la aleatoriedad e incertidumbre del Universo Cuántico, es posible que un túnel nos lleve a un sitio pero el mismo túnel, un segundo más tarde, nos lleve a otro.

O a otra época.

Teletransportación

Mientras no podamos viajar a través de Agujeros de Gusano o controlemos el Impulso de Deformación, el primer viaje a las estrellas será muy largo.

Tal vez nos podríamos ahorrar parte del tiempo de viaje. En lugar de enviar personas podríamos enviar sólo la información y reconstruir a las personas en el destino.

Cuando estalla una bomba, cada uno de los fragmentos actúa de forma independiente. Lo que le pase a un fragmento no altera en nada lo que le ocurra a cualquier otro fragmento.

En el mundo cuántico pueden ocurrir cosas diferentes. Dos partículas pueden quedar entrelazadas y lo que le pase a una alterará lo que le pase a la otra. Instantáneamente. Aunque ambas partículas se encuentren lejos, el cambio de estado de una afectará a la otra en el mismo instante, sin que les afecte el límite de la velocidad de la luz.

Átomos EntrelazadosLos físicos Chris Monroe y Steven Olmschenk han conseguido reproducir este comportamiento entre dos átomos de Terbio que, mediante un bombardeo controlado de fotones, han conseguido entrelazar entre ellos.

Si uno es manipulado para cambiar su estado cuántico, el otro experimenta el mismo cambio, sin que haya una comunicación aparente entre ellos.

El documental concluye que han teletransportado el átomo. Yo sería más discreto, lo que han teletransportado es la información, pero los dos átomos siguen estando cada uno en su sitio.

En todo caso os recomiendo, si no las conocéis, las novelas de La Saga de Ender, del escritor Orson Scott Card, donde presenta el ansible, un sistema de comunicación instantánea entre átomos entrelazados y llevados a distancias estelares.

Según Monroe y Olmschenk, teóricamente no habría impedimento para transferir el estado cuántico de un trozo de materia de unos cientos de átomos, pero transferir los quintillones de átomos que componen a una persona ya sería algo más complejo.

Ni siquiera sería posible escribir esa cantidad de información, y para almacenarla en la memoria de un ordenador éste tendría que ser más grande que todo el planeta.

A pesar de esto Monroe y Olmschenk no descartan la posibilidad de que se pueda conseguir algún día.

La Cambiante Fuerza Electromagnética

Cualquier movimiento o transmisión de información está limitada a la velocidad de la luz. Nada puede superar esa velocidad. Al menos eso es lo que afirmaba Albert Einstein.

Pero ¿y si Einstein estaba equivocado?

El Astrofísico John Webb estudia las líneas de absorción del espectro luminoso de galaxias lejanas para conocer la composición de las estrellas que emiten esa luz y la de las nubes de gas que la interceptan.

Líneas Espectrales DesplazadasEn su estudio ha comparado los espectros de galaxias en el Hemisferio Norte y en el Hemisferio Sur y ha hecho un descubrimiento asombroso. La posición relativa de algunas líneas de absorción es diferente entre los dos hemisferios.

Webb no se refiere al hecho de que todas las líneas estén desplazadas al rojo debido a la expansión descubierta por Hubble, sino a que algunas líneas individuales dentro del mismo espectro están desplazadas al rojo y otras al azul, según al hemisferio al que se mire.

Esto le ha llevado a suponer que la magnitud de la Fuerza Electromagnética ha variado desde el Origen del Universo hasta hoy. Pero lo ha hecho a la inversa en una dirección y en la opuesta del Universo.

¿Es posible que, en contra de la opinión de Einstein, la Luz no sea una constante universal sino que tenga características diferentes en diferentes zonas del Universo?

La Homogeneidad del Universo

El Físico Teórico Joao Magueijo cree que sí. Es la única explicación posible de la homogeneidad del Universo.

Miremos a donde miremos, el aspecto del Universo es el mismo en todas direcciones. Para muchos físicos eso es un problema, porque para que un sistema sea homogéneo hace falta que exista un intercambio de materia, energía o información desde un extremo al opuesto. Y siendo la velocidad de la luz de 300 Mm/s, desde el Big Bang, hace 13'8 Ga, hasta hoy, la luz no ha tenido tiempo para viajar de un extremo al opuesto.

Aquí debo discrepar. Según la Teoría de la Gran Onda, el Universo no surgió de un Big Bang, una Gran Explosión, sino de un Big Plash, un Gran Choque entre branas que generó una onda. Igual que una piedra cayendo en el centro de un lago pero con dos dimensiones más.

En el principio existía una brana 4D. Un objeto chocó con la brana y generó una onda 3D que se expande de forma uniforme por la brana. ESE es Nuestro Universo. No el interior de la onda, sino la misma onda.

En una explosión, distintas zonas tenderían a ser cada vez más desiguales. En una onda todas las zonas tienden a ser cada vez más homogéneas.

Pero no sólo eso, usando unos simples razonamientos geométricos se puede demostrar que la luz emitida por cualquier galaxia ha tenido tiempo de sobra para llegar a cualquier otra galaxia, aún en el extremo opuesto del Universo. Según los cálculos que se derivan de esta teoría, si 595 Ma dBB hubiera habido una galaxia en el extremo opuesto, las antípodas de la Vía Láctea, en este momento estaríamos recibiendo su luz desde todas las direcciones del espacio.

Todo ello está explicado de forma resumida en El Big Bang y la Gran Onda y más extensamente en otros varios artículos de la misma sección.

Para soslayar esta imposibilidad, los físicos imaginaron que debía existir una fuerza de inflación que debió actuar inmediatamente después de que el Universo se homogeneizara y lo hizo inflarse mucho más rápido que la velocidad de la luz.

El Universo empezó con un tamaño casi infinitesimal, se homogeneizó, y en la billonésima de la billonésima de la billonésima de un segundo duplicó su tamaño miles de veces hasta alcanzar las enormes distancias que vemos hoy en día.

Pero la Teoría de la Inflación aún no ha sido demostrada y Joao tiene una posible explicación alternativa.

¿Y si la velocidad de la luz era mayor en el origen del Universo?

En tal caso el Universo tuvo tiempo de homogeneizarse al mismo tiempo que se expandía, sin necesidad de que la expansión fuera más rápida de lo que es en la actualidad.

Esta idea no contradice la Teoría de Einstein de que la velocidad de la luz sea una velocidad límite. Sólo afirma que ese límite ha ido cambiando a lo largo de la Historia del Universo.

Y existe una posibilidad más, bastante interesante.

Es posible que en el Big Bang se crearan Cuerdas Cósmicas, grietas del tejido del Espacio-Tiempo en las cuales la velocidad de la luz sea superior que por el interior del tejido espaciotemporal. Al expandirse el Universo también lo hicieron las Cuerdas Cósmicas y es posible que aún existan, invisibles pero convertidas en autopistas que unan lugares muy lejanos del Universo.

Si algún día pudiéramos localizarlas tal vez sea posible incorporarnos a ellas para viajar a otras estrellas o galaxias a una velocidad muy superior a la de la luz.

En mi opinión

Por la forma en que yo creo que funciona el Universo, según mi Teoría de la Gran Onda, no creo posible que podamos viajar más rápido que la luz, ni ahora ni nunca. Y tampoco creo que haya atajos hiperespaciales ni teletransportaciones cuánticas.

Teletransportar a una persona supone memorizar la posición y estado cuántico de los quintillones de partículas que la componen, desintegrarla, enviar esa información a un receptor y replicar los quintillones de partículas en la misma posición y estado.

Primero: No hay memoria informática suficiente en todo el planeta para almacenar toda esa información.

Segundo: Con la tecnología actual, enviar toda esa información de un emisor a un receptor requeriría miles de millones de años.

Tercero: ¿Desintegrar al Original y crear una copia? Eso más parece un asesinato y una clonación, ambas ilegales.

Cuarto: ¿Qué pasa con los posibles errores? Por ejemplo, que no se destruya el original, con lo que tendríamos dos personas idénticas. ¿Quién se ofrecerá voluntario para que lo desintegren? ¿Quién se queda con el piso, el coche y la mujer? O si se encasquilla la máquina y empieza a crear cientos o miles de copias de una persona.

No sé, no sé. Desde la primera vez que leí sobre máquinas replicadoras siempre pensé que serían peligrosas y problemáticas. Lo cual es MUY bueno para los escritores de Ciencia Ficción.

Os ofrezco una idea para vuestras futuras novelas de Ciencia Ficción. Más prosaica y más segura.

Puertas Entrelazadas, dos puertas que se entrelazan cuánticamente de tal forma que al pasar por un umbral salimos por el otro. Después uno de los umbrales se lleva a Buenos Aires y ya podemos ir a bailar tango siempre que queramos.

Si esto fuera posible, el día de mañana podrían existir en todas las ciudades unas estaciones similares al metro por el que las personas podrían caminar atravesando umbrales para llegar de Bollullos a Sevilla, a Madrid, a París, a Nueva York y a San Antonio. Eso sería mucho más cómodo y seguro que la teletransportación. Y ni siquiera haría falta ocupar espacio en la ciudad, pues sólo habría que instalar la puerta, una puerta ancha, y al atravesarla se llega a la estación central, que puede estar en un hangar a 10 Km de la ciudad, y allí elegimos las puertas que nos lleven a Europa, América o África, y después elegimos la puerta para llegar a Roma, Quito o Nairobi.

Eso me parece más factible que la teletransportación, pero con la salvedad de que no creo que sea posible trasladar un umbral a Marte, por ejemplo. Y menos a otras estrellas.

E intentado ponderar lo imponderable ¿qué pasaría si metiéramos un umbral entrelazado por otro umbral entrelazado?

Respecto a la velocidad de la luz, no sé si ha cambiado desde el Origen del Universo hasta hoy, haciéndose más lenta, pero sí estoy bastante seguro de que si ha habido esa variación sería sólo durante los primeros instantes del Big Bang, o más bien del Big Plash. Desde unos segundos después hasta hoy, 13'8 Ga dBB, no creo que el valor de la velocidad de la luz haya cambiado de forma significativa o que pudiéramos percibir.

Es sorprendente que las líneas espectrales de la luz de las galaxias tengan un desplazamiento diferente en los Hemisferios Norte y Sur del Firmamento. Me gustaría confirmarlo antes de aceptarlo como hecho cierto. Y os recomiendo lo mismo, no os creáis nada hasta que lo confirmeis en dos o tres fuentes fiables.

Ver Ficha de ¿Podremos viajar Más Rápido que la Luz? de la serie Secretos del Universo

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