El ser humano siempre está impulsado por la curiosidad hacia lo desconocido; de hecho, cuenta con un neurotransmisor especial: la dopamina, que actúa como un motivador químico para obtener información. El cerebro necesita constantemente un flujo de nuevos datos, incluso si no son necesarios para la supervivencia; así es como funciona el mecanismo, y sería un error no aprovecharlo.
En el artículo a continuación, me gustaría resumir las maneras científicas y fantásticas de viajar a estrellas y galaxias distantes que actualmente están disponibles dentro de las teorías y hipótesis científicas.
Ante la inmensidad del cosmos, la mayoría de las acciones humanas parecen insignificantes, incluso triviales. Carl Sagan, 1980.
Cada persona al menos una vez en la vida ha levantado la mirada hacia el cielo, en una cálida noche de verano, y ha observado las estrellas. La profundidad del cosmos atrae y produce asombro, en algunos, solo por un momento, y en otros, para toda la vida.
¿Qué hay allá afuera? ¿Hay vida? ¿Qué maravillas pueden existir en estos innumerables mundos?
Por supuesto, la única forma de viajar allí y averiguarlo es desplazarse a través del espacio-tiempo hacia esas lejanas estrellas, planetas, nebulosas e incluso – GALAXIAS.
Pero, lamentablemente, el tiempo no es el adecuado. Lo más lejos que nuestras tecnologías de desplazamiento han llegado es un poco más allá de los límites del sistema solar, gracias a las sondas automáticas del proyecto "Voyager", de las cuales fue lanzada en 1977.
Pero para hablar seriamente sobre otros mundos, necesitamos una velocidad al menos igual a la de la luz, y en ideal, una velocidad superior a la de la luz.
¿Qué lo impide?
La respuesta es simple: son solo las leyes de la física, en especial, las fundamentales.
La ley de la causalidad
La esencia es que el efecto no puede preceder a la causa. Nadie ha observado nunca que, por ejemplo, primero cayera muerta una pata y luego disparara un cazador. Sin embargo, a velocidades superiores a C, la secuencia de eventos se vuelve inversa, y la cinta del tiempo se rebobina. Esto se puede comprobar fácilmente a través de la siguiente simple reflexión.
Supongamos que estamos en una nave espacial moviéndonos más rápido que la luz. Entonces, gradualmente alcanzaríamos la luz emitida por una fuente en momentos cada vez más y más tempranos. Primero alcanzaríamos los fotones emitidos, digamos, ayer, luego los emitidos anteayer, después los de hace una semana, un mes, un año, y así sucesivamente. Si la fuente de luz fuera un espejo que refleja la vida, primero veríamos los eventos del día de ayer, luego los de anteayer y así sucesivamente. Podríamos ver, por ejemplo, a un anciano que gradualmente se convierte en un hombre de mediana edad, luego en un joven, en un niño... Es decir, el tiempo retrocedería, nos moveríamos del presente al pasado. Las causas y los efectos cambiarían de lugar.
Las limitaciones del anciano Albert
Además del problema de la causalidad, la naturaleza impuso unas condiciones aún más estrictas: no es alcanzable el movimiento no solo a velocidades superlumínicas, sino también a la velocidad de la luz; solo se puede acercarse. De la teoría de la relatividad se deduce que al aumentar la velocidad de movimiento ocurren tres circunstancias: aumenta la masa del objeto en movimiento, disminuye su tamaño en la dirección del movimiento y se ralentiza el transcurso del tiempo en dicho objeto (desde el punto de vista de un observador 'en reposo' externo). A velocidades normales, estos cambios son insignificantes, pero a medida que nos aproximamos a la velocidad de la luz, se vuelven cada vez más notables, y en el límite — a velocidad igual a C — la masa se vuelve infinita, el objeto pierde por completo su tamaño en la dirección del movimiento y el tiempo sobre él se detiene. Por lo tanto, ningún cuerpo material puede alcanzar la velocidad de la luz. Tal velocidad solo la tiene la luz misma! (Así como la partícula 'todo penetrante' — el neutrino, que, al igual que el fotón, no puede moverse a una velocidad menor a C.
En general, además de lo descrito anteriormente, hay muchos problemas, por ejemplo, a velocidades cercanas a la luz, al colisionar un objeto de 1 kg con un grano de arena, se libera tal cantidad de energía que puede convertir 10,000 toneladas de acero en vapor en 1 segundo. Si se compara esto con la masa real de una nave estelar, la potencia de la explosión sería igual o superior a la potencia de los procesos nucleares que ocurren en el Sol.
Pero el inteligente no sube la montaña, el inteligente la rodea, ya que las leyes están para ser quebrantadas... bromeo, no podrá quebrantar las leyes, pero la ciencia ficción (y la pseudo-ciencia) nos ofrece formas de desplazamiento que permiten eludir los principios de la relatividad.
Formas de desplazamiento superlumínico en el espacio-tiempo
Puentes de Einstein-Rosen
, también conocidos como agujeros de gusano, son quizás los medios más conocidos de los viajes interestelares — y probablemente, realmente existen. La teoría general de la relatividad de Albert Einstein predijo la existencia de agujeros de gusano, aunque no se han podido detectar hasta ahora.
En palabras sencillas, un puente de Einstein-Rosen es un túnel en el espacio, causado por la deformación del espacio-tiempo. Objetos masivos como estrellas o agujeros negros curvan el tiempo y el espacio, como una bola de boliche deforma un trampolín. Un objeto lo suficientemente masivo puede curvar el espacio-tiempo de tal manera que conecta dos puntos, que normalmente están bastante alejados.
Imagina una hoja de papel y dos puntos en ella. Necesitas llegar de un punto a otro y, si te mueves estrictamente sobre la superficie del papel, este «viaje» tomará cierto tiempo. Sin embargo, si doblas la hoja de tal manera que los puntos coincidan y la atraviesas en ese lugar con un lápiz, entonces, utilizando el lápiz como túnel (o puente), acortaremos significativamente la distancia entre los puntos.
La entrada a un agujero de gusano a menudo se representa como la entrada a un túnel, lo cual tiene sentido dado el nombre. Pero esta es una representación errónea. En la película 'Interstellar', este momento se muestra correctamente: desde la perspectiva de un observador en tres dimensiones, el agujero de gusano debería parecer una esfera.
Los agujeros de gusano son un método tentador para realizar desplazamientos interestelares, porque no requieren que superes la velocidad de la luz. La física nos dice que nada puede moverse más rápido que la luz. Pero con agujeros de gusano puedes recorrer enormes distancias interestelares sin violar esta ley.
Motor de curvatura
Curvatura, tecnología FTL, que actualmente tiene ser materializada. El warp puede considerarse sin duda como la forma más realista de desplazarse más rápido que la luz de todas las conocidas. Aunque por ahora solo exista en forma de fórmulas en papel. Se trata de .
El principio de funcionamiento surge de la forma de eludir la Teoría Especial de la Relatividad, que postula que nada en el espacio puede moverse más rápido que la luz. La "ruta" es que esta postulación no se aplica al propio espacio, que puede comprimirse y expandirse debido a diversas influencias, como un campo gravitacional. El motor warp comprime el espacio delante de la nave y lo expande detrás de ella, moviendo la burbuja de espacio normal junto con la nave hacia adelante.
En el universo de Star Trek, estos motores alcanzan velocidades bastante modestas por los estándares de la ciencia ficción: los viajes del Enterprise estaban limitados a un sector de la galaxia cerca del Sistema Solar (~1500 años luz), llevaban años y dejaban un montón de espacios en blanco y áreas no exploradas.
Hiperespacio
Recientemente han aparecido datos experimentales detallados la sonda espacial WMAP acerca de las heterogeneidades en la temperatura de la radiación cósmica de fondo, que es uno de los principales objetos de estudio en la investigación de nuestro universo. Al analizar estos datos, se descubrió una gran anomalía en la distribución angular de las fluctuaciones de la radiación cósmica de fondo en armonías bajas. Una de las explicaciones para este fenómeno es la teoría de que la topología de nuestro universo difiere de un plano tridimensional o de una esfera. Al considerar la topología de nuestro universo como un dodecaedro, los cálculos teóricos se alinean estrechamente con los datos experimentales.
«Se puede construir un universo tridimensional topológicamente complejo plano solo sobre la base de cubos, paralelogramos y prismas hexagonales. En el caso de un espacio curvado, un conjunto más amplio de figuras posee tales propiedades. Al mismo tiempo, los espectros angulares obtenidos en el experimento WMAP se alinean mejor con el modelo del universo que tiene forma de dodecaedro.» Mijaíl Prokhorov, Doctor en ciencias físico-matemáticas, Investigador principal del departamento de Astrofísica Relativista del Instituto Astronómico Estatal Sternberg.
Así, la posibilidad de la existencia de un hiperespacio del universo, en el que se encuentra nuestro universo limitado, es apoyada por teorías basadas en datos prácticos sobre la radiación de fondo. Sin embargo, incluso si el hiperespacio existe, se necesita algún tipo de motor especial para moverse en ese espacio.
Imagina que tienes un valle delante de ti y necesitas llegar a un punto al otro lado. Dado que solo puedes moverte por una superficie plana (en un espacio bidimensional), tendrás que rodear el obstáculo o bajar al valle, cruzarlo y luego subir. Pero si tienes a tu disposición un avión que puede moverse en tres dimensiones, puedes llegar a tu destino en línea recta.
En esencia, el hiperespacio tiene una métrica diferente a la del espacio tridimensional ordinario, y moverse en él es similar a viajar a través de un agujero de gusano, aunque los túneles pueden conectar no solo un punto, sino varios puntos, que emergen en el espacio tridimensional normal. Además, el mismo movimiento en el hiperespacio será visualmente diferente del movimiento en un agujero de gusano (a pesar de las ilustraciones comunes), ya que la estructura tridimensional del universo «envolverá» al viajero dentro del camino hiperespacial. Creo que si esto es posible, la visión sería verdaderamente fascinante: las estrellas visibles, nebulosas o incluso cúmulos galácticos completos se expanden lentamente y se estiran, cambiando su paleta de colores a medida que se desplazan hacia el rojo cosmológico.
La idea del transporte hiperespecial, en mi opinión, se adaptó con éxito en la película "Contacto" de 1997 (basada en la novela de Carl Sagan, la película ganó el premio Hugo y ocupó el segundo lugar en la lista de las películas de ciencia ficción más creíbles según la NASA). En ella, una instalación, cuyos planos fueron obtenidos de una señal de una civilización extraterrestre captada por la protagonista de la película, manipulaba energía exótica y como resultado "traspasaba" la cabina con una persona a través del interior de la esfera. Aparentemente, la cabina se sumergía en el hiperespacio, en un "túnel" ya creado. Resulta que hay una enorme cantidad de estos túneles a lo largo de la galaxia, y todos fueron creados por una civilización más antigua. Esto es según el representante de la raza cuya señal captó la protagonista de la película. Así están las cosas, chicos. Personalmente, este filme está en mi top. Pero como muestra la práctica, no a todos les gusta.
Teletransportación inmaterial
Sabemos que la explicación más común de la teletransportación es el movimiento instantáneo de un objeto material en el espacio a una distancia arbitraria.
En este contexto también se puede usar el agujero de gusano, pero ya hemos hablado de él, así que hablemos de un camino fundamentalmente diferente.
Nos interesa la teletransportación de la información sobre la sustancia, hasta el punto de un retrato cuántico, estado.
El proceso es aproximadamente el siguiente: Su cuerpo se coloca en una instalación en el punto A, que lo escanea hasta las partículas subatómicas y su estado cuántico, y luego digitaliza su copia. Después de eso, el estado cuántico se transmite en un único flujo a través de canales de comunicación estándar. Pero aquí hay un problema: hay una prohibición sobre la transmisión de datos a velocidades superiores a la luz, según la relatividad especial, aunque si la ciencia demuestra la existencia de partículas hipotéticas que poseen masa en reposo negativa o imaginaria, como los taquiones, la información sobre el objeto podría transmitirse a velocidades superiores a la luz. O incluso tal vez mediante ondas gravitacionales (?). Después de eso, en el punto B, la persona se recrea a nivel cuántico y voilà, ya está en el destino. Dejo de lado las reflexiones sobre el "alma", destruida en la instalación A, ya que soy ateo y no lo tomo en cuenta (lo siento).
Este método es bueno porque para la teleportación cuántica de un objeto material no es necesario usar la curvatura del espacio-tiempo ni gastar una enorme cantidad de energía. El problema radica, por supuesto, en la entrega inicial de la instalación que reproducirá el objeto en el punto B. Pero se puede entregar de maneras más prolongadas, sin limitarse a una o varias vidas humanas.
Anulación de masa
Todas las naves espaciales del universo de Mass Effect utilizan de alguna manera el Elemento Cero, que genera el Efecto de Masa designado, ya sea reduciendo la masa de los objetos a su alrededor o aumentándola. De este modo, se puede jugar con la Teoría de la Relatividad y superar la velocidad de la luz.
Los viajes ordinarios entre planetas y estrellas cercanas se realizan mediante motores FTL, que solo pueden reducir la masa de la nave. Para los vuelos interestelares a largas distancias, se utilizan Relés de Masa: enormes estaciones construidas alrededor de núcleos densos compuestos de elemento cero. Los relés suelen estar conectados a uno o varios otros relés y pueden crear un corredor en el que la masa desaparece prácticamente, trasladando instantáneamente la nave a miles de años luz.
Curvas temporales cerradas
La última forma de viaje superlumínico que examinaremos parece, a primera vista, la menos científica.
Durante 55 años, la serie "Doctor Who" ha narrado las aventuras a través del tiempo y el espacio del Doctor y sus compañeros humanos. ¿Qué medios de transporte utilizaban? Una gran caja azul, conocida como TARDIS (en inglés, TARDIS — Time and Relative Dimension in Space), que puede transportarlos a cualquier lugar y a cualquier tiempo que deseen.
Construidas (o más bien, cultivadas) por una antigua raza conocida como los "Señores del Tiempo", las TARDIS son más mágicas que la tecnología de "Mass Effect". Como explicó el propio Doctor, su vehículo es "una cosa rara y llena de baches en el tiempo". Parece que al viajar en la TARDIS hay algún tipo de retraso, es decir, se parece más a un motor de hipersalto que a un teletransportador. Pero, en esencia, la TARDIS desaparece de aquí, vuela a través de un "torbellino temporal" y aparece allí. Eso es todo lo que realmente necesitas saber.
¿O no? Resulta que la TARDIS tiene incluso más fundamentos teóricos que el hiperespacio.
En 2013, los físicos Benjamin K. Tippett y David Tsang publicaron un documento que proponía fundamentos teóricos para crear una máquina del tiempo real, es decir, una forma de viajar a su propio pasado. El artículo se titulaba «Dominios Retrogrados Acronales Transitables en el Espacio-Tiempo» (mira la abreviatura).
Tippett y Tsang describen a un viajero en el tiempo dentro de una burbuja de espacio-tiempo, que ingresa a (esencialmente, lo mismo que el puente de Einstein-Rosen). Dentro de esta curva, el viajero puede ir a cualquier parte de su propia línea de tiempo, mientras que dentro de la burbuja, el tiempo parece transcurrir como de costumbre.
Los dos físicos incluso sugirieron que las curvas similares al tiempo podrían ser separadas y conectadas, abriendo la posibilidad de viajar no solo a través de su propia línea de tiempo, sino a cualquier lugar en el tiempo y el espacio.
Bueno, eso es todo lo que pude ofrecerles.
Seguramente me perdí de algo o incluso me fui a la fantasía. Así que espero sus versiones en los comentarios.
Fuente: habr.com
