Invalidan una de las últimas teorías para viajar por encima de la velocidad de la luz

Concepción artística de la burbuja de Alcubierre: la nave se desplaza porque el espacio tiempo se contrae en la parte delantera y se expande en la trasera.

Una investigación, con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), señala dos obstáculos que parecen invalidar la propuesta teórica del motor de curvatura para viajar más rápido que la luz, a más de trescientos mil kilómetros por segundo. Esta hipótesis se basa en el movimiento del propio espacio tiempo que, en principio, puede contraerse y expandirse sin límite de velocidad. Las conclusiones del trabajo aparecen publicadas en la revista Physical Review D.

Una investigación, con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), señala dos obstáculos que parecen invalidar la propuesta teórica del motor de curvatura para viajar más rápido que la luz, a más de trescientos mil kilómetros por segundo. Esta hipótesis se basa en el movimiento del propio espacio tiempo que, en principio, puede contraerse y expandirse sin límite de velocidad. Las conclusiones del trabajo aparecen publicadas en la revista Physical Review D.

Paradójicamente, la teoría del motor de curvatura tiene su origen en la ficción: se trata del mecanismo que permite a los personajes de la serie de ciencia ficción Star Trek surcar el espacio más rápido que la luz, o a velocidades superluminares, mediante la distorsión del espacio tiempo.

Su salto al terreno científico tuvo lugar en 1994, año en el que el físico mexicano Miguel Alcubierre publicó un artículo en la revista Classical and Quantum Gravity titulado “El motor de curvatura: viaje hiperveloz en el marco de la Relatividad General”. Este trabajo aprovecha la flexibilidad de la geometría del espacio tiempo, que se curva en presencia de materia del mismo modo en que, por ejemplo, una pelota situada sobre una sábana tensada curva el tejido a su alrededor. En el Universo, los objetos de mayor masa producen curvaturas más acentuadas. Sobre esta base, Alcubierre diseñó un medio de transporte en forma de burbuja con paredes compuestas de materia exótica (un tipo de materia aún hipotético que tiene propiedades gravitatorias repulsivas) que producen una contracción del espacio tiempo en la proa y una dilatación en la popa similares a una ola en el mar.

El investigador del CSIC Carlos Barceló, del Instituto de Astrofísica de Andalucía, en Granada, explica: “Una nave dentro de la burbuja alcanzaría su destino sin moverse por la distorsión local del espacio tiempo, igual que un surfista situado sobre la cresta no ejerce un movimiento propio pero alcanza la orilla gracias al de la ola”. Según los autores, esta hipótesis matemática mostraba debilidades desde su publicación, aunque no se descartaba. Sin embargo, explican, hay un punto que no se había contemplado hasta el momento y que puede afectar al movimiento de esa burbuja: cómo actúan las fluctuaciones cuánticas ante las curvaturas.

De acuerdo con las estimaciones del trabajo, si la burbuja se desplaza a velocidad superior a la de luz, los tripulantes verán como las paredes anterior y posterior se comportan respectivamente como un horizonte negro y otro blanco, similares a los que tienen los agujeros negros. Así, si el astronauta de la nave mira hacia atrás no verá absolutamente nada, un horizonte negro, ya que se está desplazando a mayor velocidad que la luz y ninguna señal puede alcanzarle; en cambio, la proa de la nave recibirá todas las señales, y por ello se habla de horizonte blanco.

Dos horizontes problemáticos

Los autores calcularon cómo se comportan las fluctuaciones cuánticas en ambos horizontes cuando la burbuja se acerca a la barrera de la luz, y han hallado dos efectos que impiden el viaje. En ambos casos, el escollo se encuentra en el vacío del Universo. Según la teoría cuántica, en este estado la energía no es equivalente a cero, sino que de forma constante nacen y se aniquilan parejas de partículas tan rápido que resulta imposible detectar su presencia, y por ello se conocen como partículas virtuales. Sin embargo, bajo ciertas condiciones, como una fuerte distorsión del espacio tiempo, esas partículas pasan a ser reales. Esto es lo que ocurre en ambos horizontes de la burbuja ideada por Alcubierre, con consecuencias negativas.

En el horizonte negro, el astronauta se toparía con la radiación de Hawking, enunciada por Stephen Hawking en 1974. Se trata de un efecto conocido en los agujeros negros debido a la creación y destrucción de parejas de partículas: el enorme campo gravitatorio del agujero negro puede romper el par y absorber una de las partículas, mientras que la otra escapa. Así se produce un resplandor que procede del horizonte y que, en el caso de la burbuja, depende del grosor de la pared: una pared fina, más fácil de obtener en teoría, presentaría temperaturas muy altas que podrían destruir la nave que viajara en su interior.

Pero, aunque pudieran construirse paredes tan gruesas que la temperatura producida por la radiación de Hawking no fuera un obstáculo, el horizonte blanco supone un impedimento insalvable, según la investigación. La contracción del espacio tiempo en la parte delantera produciría igualmente la ruptura de pares de partículas, con la diferencia de que irían amontonándose en la pared. “Este fenómeno provocaría un crecimiento exponencial de energía incontrolable, y hace inconsistente la construcción porque tiende a autodestruirse”, apunta Barceló. “O inventamos una manera de contrapesar esa energía con una energía inversa, lo cual parece inverosímil, o simplemente hay que admitir que no podemos superar la velocidad de la luz por razonables periodos de tiempo”, añade el investigador del CSIC.

Otra opción consiste en no atravesar la barrera de la luz, de modo que no se produjeran horizontes, ni radiación de Hawking, ni altas temperaturas. Como los autores señalan al final del artículo, “quizá viajar al 99% de la velocidad de la luz no esté tan mal, después de todo”.


Fecha Original: 21 de agosto de 2009
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Comments (18)

  1. j

    mm yo creo q la velocidad de la luz si se puede superar solo ay q esperar a q se encuentre un modo de hacerlo pero como dijieron los investigadores “viajar al 99% de la velocidad de la luz no esté tan mal, después de todo”

  2. Gonzalo

    Yo tambien opino como vos “j”, yo creo que no hay que pensar en “limites”, la velocidad de la luz puede superarse, solo que todavia no encontramos la forma de hacerlo… yo creo que cuando tengamos una comprension mas clara del universo, cuando finalmente se pueda formar una teoria del todo, ahi seguramente sera mas facil encontrar las respuestas para este tipo de desafios…..

    La exploracion espacial definitiva vendra cuando logremos sobrepasar este limite, de lo contrario seria imposible… si tan solo para atravesar de punta a punta nuestra galaxia nos tomaria 100.000 años viajando a la velocidad de la luz… imposible pensar en visitar otras galaxias y ver lo hermoso que es nuestro universo

    • Álvaro

      Creo que estáis ajustando la realidad a vuestros deseos y dejándoos llevar por el positivismo científico que vive la sociedad en estos momentos. El hecho de que si no pudiéramos superar la velocidad de la luz sería muy difícil explorar siquiera nuestra galaxia (cosa que, por cierto, no es cierta) no indica que se pueda hacer.

      Quizás el último siglo de progresos vertiginosos de la ciencia esté llevando al engaño a un gran número de personas. Las leyes físicas tienen sus límites y ya está. Podemos acercarnos a ellos pero no superarlos sólo porque hemos conseguido superar alguna que otra barrera sicológica que nos habíamos impuesto.

      Aclaro también el tema de la exploración espacial. No es cierto que porque nuestra galaxia tenga un diámetro de 100.000 años luz no podamos recorrerla en mucho menos. Todo depende del punto de vista del observador. Si yo partiese de la Tierra en una nave que navegara a una velocidad próxima a la de la luz, cruzaría la galaxia en un breve periodo de tiempo ya que al aproximarse a la velocidad de la luz el tiempo se ralentiza. Por supuesto, mis parientes terrícolas tendrían que esperar 100.000 años para estar seguros de que estoy al otro extremo de la galaxia, y otros 100.000 para recibir mi primer mensaje desde allí.

      De todo esto se puede deducir que los viajes interestelares e intergalácticos sí que son posibles a escalas de tiempo humanas, pero sólo de los viajeros, no de los sedentarios terrícolas. Por último, dejar claro que el hecho de que sean posibles físicamente no quiere decir ni por asomo que lo sean técnicamente.

      Un saludo.

      • Garred

        Que extraño panorama. Habría viajeros de épocas muy remotas entre si surcando la galaxia. Cuando se encontraran entre si tendrían mucho de que hablar…

  3. edu k

    La exploración futura de las profundidades del universo no podrá ser hecha por astronautas, sondas u observaciones directas, sino , creo, a través de la simulación virtual en superordenadores. Así el mundo real será más conocido explorando el mundo virtual

  4. khinecapa

    Pero ese inconveniente de las partículas virtuales, creo que podrían ser utilizados como fuente de energía para velocidades sublumínicas
    Para Alvaro. Los 100.000 años de luz de viaje sería igualmente para los viajeros. En el interior de la nave, el tiempo de viajero trascurriría más lento que uno en la tierra, pero el desplazamiento por el recorrido es el numero de años arriba indicado.
    Respecto a lo que se comenta en foro respecto a la transmisión instantánea, así es como la describe la teoría, pero no existe transmisión instantánea de información, ya que se requiere de una comunicación de los observadores de cada extremo. Y esta no puede superar la velocidad de la luz. Pero la ciencia, en potencia siempre puede ser falseable, y no ser al final como lo estoy enunciando. Gracias

    • Álvaro

      Pues no estoy de acuerdo con tu corrección. Desgraciadamente, ahora no me es posible buscar la bibliografía dónde creo haber leído acerca de este asunto. Quizás algún físico en la sala nos lo pueda aclarar.

  5. Karlo

    Para khinecapa: el tiempo de viaje para los viajeros sería mucho inferior que el que verían los terrestres. Desde el punto de vista de los viajeros lo que parecería no es que se dilate el tiempo, sino que la distancia entre los dos puntos inicial y final del viaje se acortaría. Así en vez de los 100.000 años luz, podrían parecer según la velocidad 1000 años luz, 1 año luz o 10 metros (aunque para esto se necesitan velocidades altísimas)

  6. khinecapa

    No me he explicado bien.Si os fijáis las altas horas de madrugada que escribi, se comprende. Es cierto para los pobres viajeros el tiempo es otro. Pero para la misiónque se envía desde la tierra , el tiempo de ida son 100.000 años luz. Totalmente de acuerdo

  7. adan

    la velocidad de la luz es la maxima velocidad que puede alcanzarse en esta dimension estamos en la tercera dimension no necesariamente tiene que moverse una nave para alcanzar estas velocidades la vobracion equivale a la velocidad si pueden hacer vibar dicha nave a una vibracion equivalente a la velocidad de la luz obtendrian los mismos resultados que si viajase aesa velocidad pero sin el problemita de la acomulacion de la energia ademas si ustedes construyen un campo de fuerza de energia lo cual es posible podrian tanvien hacerla viajar aesas velocidades sin incovenientes recuerden que la velocidad de la luz es variavle de acuerdo ala dimension donde se encuentre y la velocidad de la luz es variable y no constante teniendo un factor de aceleracion del 8%

  8. khinecapa

    Adan, no se que es lo que dices

    A los demás. Hay un factor que se escapa cuando se valora naves con grandes velocidades. Y es que cuando más velocidad se desarrolle, las partículas con que tropezamos dejan de ser inofensivas y pueden convertirse en peligrosas balas.

  9. adan dice: “recuerden que la velocidad de la luz es variavle de acuerdo ala dimension donde se encuentre y la velocidad de la luz es variable y no constante teniendo un factor de aceleracion del 8%”

    La velocidad de la luz no es variable. Y esta invariancia es un pilar fundamental de la Física, mejor déjalo quietecito :P

    Si hablas sobre la posible hipótesis de que la velocidad de la luz cambie con el tiempo entonces es otro tema pero me gustaría saber de dónde sale ese supuesto factor de aceleración y la dependencia con las dimensiones.

    ———————

    khinecapa dice: “Pero ese inconveniente de las partículas virtuales, creo que podrían ser utilizados como fuente de energía para velocidades sublumínicas”

    Las partículas virtuales no pueden usarse como fuente de energía o de cantidad de movimiento. Deben ser reales. Las partículas virtuales únicamente existen como consecuencia del principio de incertidumbre tiempo-energía. En los supuestos de la radiación de Hawking, la partícula virtual que escapa pasa a tener existencia real y por tanto deja de ser virtual.

    ———————————————————————————-

    Y ahora mi comentario.

    Puesto que la Relatividad Especial y la General son lo bastante generales para cubrir todos los estados de movimiento imaginables en el espaciotiempo de 4 dimensiones en el que nos encontramos, una de dos, o buscamos algún punto en el que la Relatividad falle o buscamos otra manera de hacer lo mismo.

    La Relatividad en su terreno gana. No por nada, sino porque el hecho de que la velocidad de la luz sea un límite máximo está en los postulados de la RE y mientras sus predicciones sean ciertas lo serán sus postulados, salvo en los casos donde la RE o la RG no sean válidas.

    ¿Dónde no son válidas la RE y la RG? Esa es la pregunta que hay que contestar antes de meterse a buscar violaciones de ambas.

    La RE es válida menos en sistemas donde hay gravedad. La RG es válida salvo en el mundo cuántico. Antes de que nadie lo diga, esto no es más que una consecuencia obvia de que la RG es una teoría macroscópica para escala cosmológica. El mundo cuántico no está en su rango de validez, eso no quiere decir que sea incorrecta, simplemente no puede hacer predicciones acertadas en esa escala.

  10. khinecapa

    Para MiGui
    En ciencia no se puede ser tan categórico . Las leyes son están vigentes, mientras funciones, falseables y no surjan unas que sean superiores. A raíz de los inconvenientes que plantea el articulo (no salgamos del contexto), planteé la mera hipótesis de la utilización de la utilización como fuente de energía la radiación de Hawking, resultado del desmembramiento del par de partículas virtuales en el horizonte de sucesos. Por tanto son partículas reales. Esa fuente de energía puede ser más plausible temporalmente en viajes sublumínicos que los que se puedan efectuar distorsionando el espacio-tiempo (supralumínicos, por no llamarlos instantáneos. También te quiero hacer recordar, a raíz precisamente del de nuevas interpretaciones del principio de incertidumbres, se esta desdibujando la distinción entre partícula real y virtual. Gracias por seguirme

  11. khinecapa

    Perdón por los errores de escritura al exponer mis argumentaciones, sin haberlas revisado. Es facíl darle al enter. Pero creo que es fácilmente entendíble. Por ejemplo funcionables en vez de funciones. Es que uno quierre hacer tantas cosas al mismo tiempo, que va atropellado. Ahora recuerdo lo de visteme despacio que tengo prisa

  12. khinecapa dice:En ciencia no se puede ser tan categórico . Las leyes son están vigentes, mientras funciones, falseables y no surjan unas que sean superiores.

    Claro, eso no te lo discuto. Yo lo que digo es que mientras sean ciertos los postulados de la RE y la RG y las predicciones se ajusten con la realidad en tantos aspectos entonces queda menos hueco para el error. La fortaleza de ambas es como en Termodinámica, la sencillez de sus postulados y el enorme rango de validez que tiene la teoría.

    En el terreno de la relatividad, la relatividad gana. Hay que buscar alternativas o buscarle las cosquillas. Lo primero es más productivo que lo segundo parece ser. Y el ejemplo nuevamente lo tenemos en la termo. Cuántos miles de móviles perpetuos se han intentado y cuántos han tenido éxito.

    “resultado del desmembramiento del par de partículas virtuales en el horizonte de sucesos. Por tanto son partículas reales. ”

    No son partículas reales hasta que un miembro del par cae en el horizonte de sucesos y entonces el agujero negro salda la cuenta energética con el vacío.

    Sigo sin ver en qué modo se puede aprovechar esto para viajes a velocidades relativistas.

  13. Nemesis

    Me parece insólito que:
    “(…)Así si el astronauta de la nave mira hacia atrás no verá absolutamente nada, un horizonte negro, ya que se está desplazando a mayor velocidad que la luz y ninguna señal puede alcanzarle(…)”
    se convierta en:
    “En el horizonte negro, el astronauta se toparía con la radiación de Hawking(…)”
    Un par de lineas después.
    Se contradice en si mismo lo que se plantea. Así que no se.
    Y lo del horizonte blanco, me parece simplemente un simil a que si dijese, un avión no podría moverse rápido por el aire porque las moléculas gaseosas se amontonarían contra el frente del aparato al moverse con lo que es imposible que un avión se mueva.

  14. khinecapa

    Para Kanijo

    Quisiera plantear una serie de cuestiones. ¿Se puede considerar como viaje superluminico el paso de una singularidad del agujero negro a otro blanco? La radiación de Hawking es hacia el exterior del agujero negro.Pero ¿quién nos puede garantizar que se produce la misma radiación hacia el interior de la singularidad?¿ La partícula desparejada no puede recuperar su media naranja procedente de la singularidad del agujero blanco? , y por tanto no existe ningún peligro de radiación y así se cumpliría la conservación de la energía ¿Porque tiene que haber un túnel? ¿No podría haber un desplazamiento directo con un solo horizonte de sucesos?
    Como derivación de todo lo anterior, e iría más allá aún. ¿No serían todas las partículas reales, variantes de la radiación de Hawking, es decir, se estaría produciendo un constante baile de emparejamiento y desparejamiento, como los noviazgos actualmente? Es lo que nos indica la mecánica cuántica, salvando ciertas distancias teóricas, cuando no se puede fijar una posición determinada partícula, a raíz de esta perpetua danza. Entonces no existiría un espacio-tiempo continuo curvo como lo había formulado Einstein, sino constantes espacios-tiempo discretos cuyo fin es desparejar cual abogado matrimonialista, y por nuestros sentidos terrenaleslos terrenales los percibimos como desplazamientos. Aunque parecería paradójico, no podriamos fijar ni la posición ni el movimiento. Habría un constante construcción y destrucción. Gracias a esos espacios-tiempos curvos relativos cuantificados, se estaría construyendo el mundo continuamente por ese continuo baile virtual. Donde la limitación de la velocidad de la luz es aconsecuencia de la limitación de entrada y salida, Al igual que una tubería estrecha, cuando mas cantidad de agua entra, más presión hay. En este caso cuando mas cerca esta de su tope de velocidad de entrada, se produce una masificación, y se hace infinita esa masa cuando llegamos a lo que se llama velocidad de la luz. Como consecuencia de la no existencia del movimiento, como lo entendemos normalmente, la particula( yo diria vibración determinada también de un espacio.tiempo cuantificado, pero eso sería otro tema y la realidad se construye con los mismos ladrillos) puede situarse en cualquier otro espacio-tiempo discreto donde pueda de nuevo emparejarse y hacerse de nuevo invisible. Y por ende, las interacciones serian no locales y multitudinarias( de tres en tres), hasta el desparejamiento que se nos manifiesta como real

  15. Gonzalo Alfonzo

    Como llego mas rapido de un punto A a un punto B. Facil me voy a los limites. los limites del universo serian las distintas dimensiones. Estamos en una cuarta dimension y si pudiesemos ir entre los espacios interdimensionales se podria viajar mas rapido que la luz. (ver a hawking).

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