Sobre las posibilidades de surfear en el espaciotiempo

Carlos Barceló Serón es fí­sico teórico, vicedirector del Instituto de Astrofí­sico de Andalucí­a (CSIC) y lí­der en el campo de análogos relativistas. Recientemente han recibido considerable atención sus investigaciones sobre warp-drives.

Antes de entrar en tus investigaciones, ¿qué papel crees que juega la ciencia ficción para la ciencia?

No creo que la ciencia ficción juegue un papel directo en la ciencia, aunque en ocasiones se den maravillosas sinergias. Lo que sí­ creo es que ambas actividades aportan al ser humano nutrientes similares. En mayor o menor medida, todo cientí­fico tiene ideas previas no verificadas cuando comienza una investigación. Estas ideas estéticas o filosóficas juegan un papel destacado en la conducción de la investigación. Al menos en fí­sica teórica, el curso de la investigación requiere muchas veces plantear una hipótesis sintética y ver todo lo que de ella se puede deducir.

Solamente en última instancia se hará pasar a la teorí­a el examen de los hechos experimentales, crucial aunque no exento de subjetividad. Al igual que la ciencia teórica, la ciencia ficción se deleita en plantear atrayentes hipótesis y desarrollar sus fantásticas consecuencias. Simplemente usan distintos lenguajes: el de la ciencia más preciso, debido principalmente al aparato matemático; el de la ciencia ficción más sugerente y más atento a los sentimientos humanos. Quizá sea éste el papel que esté desempeñando la ciencia ficción, no para la ciencia en si, sino para los hombres con inclinaciones cientí­ficas: suministrarnos una dosis de ciencia con emoción.

Recientemente has demostrado junto con tus colaboradores que los warp-drive incluso teniendo una materia llamada materia exótica serí­an inestables. Vayamos por partes. ¿Qué es un warp-drive y con respecto a qué se mueve?

La relatividad general establece que la ley universal de la gravitación está codificada en términos de geometrí­a. El espacio conjuntamente con el tiempo forman un tejido espaciotemporal dinámico el cual puede curvarse y enderezarse. Es como la superficie del mar que se eleva para luego hundirse ante el paso de una ola. Un warp drive es justamente eso, una ola de espaciotiempo moviéndose con respecto al mar o espaciotiempo de fondo. Un surfista puede montarse en una ola y desplazarse rápidamente aunque esté perfectamente inmóvil con respecto al agua que lo sustenta. Este es el principio detrás del warp drive.

Cuando los fí­sicos afirman que nada puede viajar más rápido que la luz (el postulado de la luz) se refieren a la velocidad de cualquier objeto con respecto al espaciotiempo en el que se está en cada instante, no a como puede moverse el propio espaciotiempo. Esta es una cuestión diferente de la que sabemos mucho menos. En principio, el «surfista» en el warp drive podrí­a desplazarse a velocidades superiores a luz, de ahí­ su interés.

Este mecanismo apriori parece funcionar como estableció el mejicano Miguel Alcubierre en 1994 partiendo de la parte geométrica de las ecuaciones de Einstein de la relatividad general. Para que funcione el aparato se necesitarí­a materia exótica, materia que no existe que sepamos.

¿No lo consideras un obstáculo insalvable?Parece que a la naturaleza explorada hasta el momento no le gusta permitir viajes a velocidades mayores que la luz, ni tan siquiera en la ingeniosa forma proporcionada por el warp drive.

Decir que existe materia exótica es equivalente a decir que la gravedad puede ser repulsiva. En el mundo macroscópico todo apunta a que éste no es el caso. (Y digo todo, incluso conociendo que las galaxias parecen alejarse unas de otras cada vez más rápido, lo cual puede interpretarse como evidencia de la existencia de una substancia gravitatoriamente repulsiva. Esta observación es de carácter cosmológico o global y es difí­cilmente extrapolable al comportamiento local del universo y su ley de gravitación.)

Sin embargo, no veo ninguna razón por la que una teorí­a de gravedad cuántica tuviera que contener el postulado de la luz como principio. Mientras no entendamos cómo surge la fí­sica macroscópica de la microscópica y por qué aparece una ley de gravedad, considero que podemos aprender mucho estudiando los fenómenos que se producirí­an en un hipotético universo con materia exótica. Quizá esos fenómenos, máquinas del tiempo, atajos en el espaciotiempo, viajes superluminares, etc. y lo problemas que conllevan sean responsables en parte del comportamiento final de nuestro universo.

En vuestras investigaciones habéis entrado en la parte «material» de las ecuaciones, es decir en la parte en donde la materia le dice al espacio-tiempo cómo ha de curvarse con el resultado de que el warp-drive serí­a inestable. ¿Podrí­as explicarlo de manera que todo el mundo se pudiese hacer una idea de esa inestabilidad? ¿Algo así­ como que el warp-drive no llega a arrancar o más bien que explota por temperaturas o energí­as altí­simas?

Hemos entrado en la parte «material», como dices, según como se mire. Lo que hemos estudiamos es la contribución energética del propio vací­o (y por tanto su efecto gravitatorio), la cual sabemos por la teorí­a cuántica que, en general, no es nula. Si en un espaciotiempo plano la contribución del vací­o se considera cero, en un espaciotiempo curvo ésta no puede serlo.

Cuando la geometrí­a se curva de tal forma que produce un horizonte blanco, como sucede en el warp drive, la contribución energética del vací­o empieza a crecer exponencialmente. Cuando un warp drive intentara superar la barrera de la luz se encontrarí­a con una resistencia insuperable que no podrí­a compensar por mucha materia exótica de que dispusiera.

El resultado final de la inestabilidad no podemos predecirlo, pero seguramente implicarí­a que el warp drive frenarí­a su velocidad manteniéndose siempre a velocidades subluminales. Vuestro planteamiento es semiclásico, es decir utiliza la relatividad general (clásica) y la combina con la teorí­a cuántica de campos. La idea intuitiva serí­a que hay una interacción dialéctica de la geometrí­a del espacio-tiempo con un campo cuántico que describe a la materia.

En una teorí­a de la gravitación cuántica, en la cual el mismo espacio-tiempo está cuantizado, ¿el warp-drive podrí­a funcionar?

No lo creo. Cualquier teorí­a de gravedad cuántica debe tener como lí­mite clásico la relatividad general, es decir una materia clásica dirigiendo el comportamiento de un espacio tiempo clásico. El lí­mite semiclásico asume que el efecto promedio de las fluctuaciones cuánticas en la geometrí­a puede verse como una geometrí­a clásica modificada. La modificación viene de la inclusión como término fuente adicional de materia el promedio enérgetico de las fluctuaciones cuánticas de la materia. Toda teorí­a de gravedad cuántica en la que este lí­mite fuese válido darí­a lugar a la misma inestabilidad para el warp drive que la estudiada por nosotros. Es lógicamente posible que la gravedad cuántica no tenga un lí­mite semiclásico estándar, pero lo veo improbable, dada la simplicidad de los argumentos involucrados.

En 1996 Allen E. Everett demostró, sin tener tus resultados por un momento en cuenta, que dos warp-drives se pueden utilizar para crear una máquina del tiempo. Viajes al pasado conllevan paradojas como ¿qué es lo que pasarí­a si viajo al pasado y mato a mi padre antes de haber nacido? Se imposibilitarí­a mi nacimiento y mi viaje futuro al pasado, lo cual constituye una paradoja. Las paradojas siempre han servido para el desarrollo, ¿no crees? ¿Alguna idea para resolverla?

Sí­, por supuesto, donde hay una situación paradójica hay algo que aprender. En mi opinión, lo más probable es que la solución de la paradoja pase por la no existencia de máquinas del tiempo, al menos operables a nivel macroscópico. De alguna forma, la fí­sica se las arregla para evitar que se puedan construir. Esa es la idea detrás de la conjetura de protección cronológica propuesta por S. Hawking. La creación en este caso de otro tipo de horizonte (llamado cronológico) llevarí­a también a una inestabilidad que llevarí­a al fracaso cualquier intento de construir una máquina del tiempo.