El nuevo concepto warp drive deforma el espacio y no nos mueve muy rápido

Un equipo de físicos ha descubierto que es posible construir un motor warp real sin romper ninguna regla conocida de la física. Una advertencia: una nave de acción warp no puede exceder la velocidad de la luz, por lo que no llegará a ningún lugar interesante en el corto plazo. Pero esta investigación todavía representa un avance importante en nuestra comprensión de la gravedad.

Moverse sin moverse

La teoría general de la relatividad de Einstein es un conjunto de herramientas para resolver problemas relacionados con la gravedad que relaciona la masa y la energía con las distorsiones en el espacio-tiempo. A su vez, estas distorsiones del espacio-tiempo indican a la masa y a la energía cómo moverse. En casi todos los casos, los físicos utilizan las ecuaciones de la relatividad para descubrir cómo se mueve un grupo determinado de objetos. Tienen algunos escenarios de física, como un planeta orbitando una estrella o dos agujeros negros colisionando, y se preguntan cómo estos objetos distorsionan el espacio-tiempo y cuál es la evolución posterior del sistema.

Pero también es posible ejecutar los cálculos de Einstein a la inversa, imaginando algún movimiento deseado y preguntándose qué tipo de distorsión del espacio-tiempo lo haría posible. Así es como el físico mexicano Miguel Alcubierre descubrió la base física del motor warp, un elemento básico de la física desde hace mucho tiempo. Star Trek Franquicia comercial.

El objetivo de un motor warp es ir de A a B entre pausas comerciales, lo que normalmente implica un movimiento más rápido que la luz. Pero la relatividad especial prohíbe explícitamente velocidades superiores a la de la luz. Si bien esto no molestó al libro. Star TrekEso enfureció a Alcubierre. Descubrió que era posible construir un motor warp mediante una manipulación inteligente del espacio-tiempo, disponiéndolo de modo que el espacio delante de la nave se borrara y el espacio detrás de la nave se ampliara. Esto genera movimiento sin movimiento en el sentido estricto de la palabra.

Puede parecer una contradicción, pero es sólo uno de los muchos aspectos fascinantes de la relatividad general. El motor warp de Alcubierre evita infringir el límite de velocidad de la luz porque nunca se mueve durante espacio; En cambio, el espacio mismo es, en esencia, manipulado para acercar la nave espacial a su destino.

Aunque desconcertante, el diseño de Alcubierre tenía un defecto fatal. Para proporcionar las distorsiones espacio-temporales necesarias, la nave espacial debe contener alguna forma de materia exótica, que suele ser materia de masa negativa. La masa negativa enfrenta algunos problemas conceptuales que parecen desafiar nuestra comprensión de la física, como la posibilidad de que si patearas una pelota que pesa 5 kilogramos negativos, volara hacia atrás, violando el principio de conservación del impulso. Además, nadie ha visto nunca que exista un objeto de masa negativa en el universo real.

Estos problemas con la masa negativa han llevado a los físicos a proponer varias versiones de «condiciones energéticas» como complementos de la relatividad general. Estos no están integrados en la relatividad en sí, pero se necesitan adiciones porque la relatividad general permite cosas como masa negativa que no parecen existir en nuestro universo, y estas condiciones energéticas las mantienen fuera de las ecuaciones de la relatividad. Es la respuesta de los científicos al hecho preocupante de que la vainilla GR permite cosas como el movimiento superligero, pero el resto del universo no parece estar de acuerdo.

El factor de deformación es cero.

Las condiciones energéticas no han sido comprobadas experimentalmente ni observacionalmente, pero son datos que concuerdan con todas las observaciones del universo, por lo que la mayoría de los físicos se las toman en serio. Hasta hace poco, los físicos consideraban que estas condiciones de energía dejaban 100% claro que no se podía construir un motor warp, incluso si realmente se quisiera.

Pero hay una manera de evitarlo, descubierta por un equipo internacional de físicos dirigido por Jared Fox de la Universidad de Alabama en Huntsville. (El equipo también está afiliado al Laboratorio de Propulsión de Física Aplicada, un centro de investigación virtual dedicado a investigar, entre muchas otras cosas, los impulsores warp). En un artículo que ha sido aceptado para su publicación en la revista Gravedad clásica y cuánticalos investigadores profundizaron en la relatividad para explorar si alguna versión del mecanismo de torsión podría funcionar.

Las ecuaciones de la relatividad general son muy difíciles de resolver, especialmente en casos complejos como un motor warp. Entonces el equipo recurrió a algoritmos de software; En lugar de intentar resolver las ecuaciones manualmente, exploraron sus soluciones numéricamente y verificaron su cumplimiento de las condiciones energéticas.

En realidad, el equipo no intentó construir un dispositivo de propulsión. En cambio, exploraron diferentes soluciones a la relatividad general que permitirían viajar de un punto a otro sin que el barco experimentara ninguna aceleración o experimentara fuerzas de marea aplastantes dentro del barco, lo que proporcionaría un gran alivio a los pasajeros imaginativos. Luego comprobaron si estas soluciones cumplían las condiciones energéticas que impedían el uso de materias extrañas.

Los investigadores ya han descubierto una solución al warp drive: una forma de manipular el espacio para que los viajeros puedan moverse sin aceleración. Sin embargo, no existe nada gratis, y la naturaleza de este motor warp conlleva una importante advertencia: el barco y los pasajeros no pueden viajar más rápido que la luz. También es decepcionante el hecho de que a los investigadores detrás del nuevo trabajo no parece importarles saber qué configuraciones de la materia permiten que se produzca la distorsión.