¿Está listo para viajar por curvatura? Tranquilo, las palabras no se deformarán. Acompáñeme en esta sensacional entrevista, no porque la haya realizado yo, sino por las palabras del entrevistado, unos de los científicos más importantes de los últimos tiempos, el gran Miguel Alcubierre.
Él estudia muchos campos de la física, como, por ejemplo: Generación de ondas gravitatorias, Hidrodinámica relativista, Materia oscura, Ondas gravitacionales, Predicción de la emisión de ondas gravitacionales en la colisión de agujeros negros, Relatividad numérica, entre otras.
Miguel es mexicano, nació en Ciudad de México el 28 de marzo de 1964. A la edad de 15 años, su padre le compró un pequeño telescopio y, junto con programas de ciencia ficción como Star Trek (épico), lo motivaron a seguir hacia una carrera científica. Estudió Física en la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Autónoma de México. Se trasladó a Gales en 1990 para estudiar en la Universidad de Cardiff, recibiendo su doctorado en 1994 a través del estudio de la relatividad numérica.
Él, además se ha dedicado a la divulgación científica, impulsando a los estudiantes universitarios y al público en general a interesarse en las ciencias físico-matemáticas, para dedicar su vida a encontrar las respuestas que el universo aún esconde, a través de entrevistas nacionales e internacionales, y de charlas al público.
Ahora sí, adentrémonos en esta entrevista que nos hará poner en práctica nuestra razón y nuestra imaginación.
D.L: Miguel ¿Actualmente está trabajando/desarrollando alguna teoría o trabajo científico del que quiera contarnos?
M.A: Mi trabajo actual es en lo que se conoce como “relatividad numérica”, es decir utilizar simulaciones computacionales para estudiar sistemas astrofísicos con gravedad intensa y dinámica que requieren resolver las ecuaciones de la relatividad general de Einstein.
En particular me intereso en la formación de agujeros negros, y en el estudio de estrellas “exóticas” que podrían estar formadas por diferentes campos de energía en vez de gas. Este tipo de campos de energía se utilizan como modelos para la materia oscura que forma la mayor parte de la materia del Universo.
D.L: Materia y energía oscura ¿Estamos cerca de saber de qué están compuestas? ¿Qué dicen las últimas investigaciones?
M.A: Aunque materia y energía oscura suenan similares, son en realidad cosas muy diferentes. La materia oscura se postula como un tipo de materia que tiene gravedad, que es eléctricamente neutra y por lo tanto no emite luz (de ahí oscura), y que es la responsable de mantener la estructura de las galaxias y los cúmulos galácticos. No puede estar formada por átomos ni ninguna partícula del modelo estándar, lo que llamamos “materia bariónica”, pues la abundancia de esta materia bariónica está muy bien determinada por la razón de helio a hidrógeno formada durante los primeros minutos del Universo. Sin embargo, se requiere aproximadamente 5 veces más masa para poder explicar la estructura y dinámica galáctica. Por eso se postula la existencia de esta materia oscura formada por partículas hipotéticas masivas y sin carga eléctrica, y esta hipótesis hasta ahora funciona muy bien para entender la formación de cúmulos galácticos y su dinámica.
Por otro lado, la energía oscura se postula para entender otro fenómeno. Desde fines de la década de los 90’s se descubrió que la expansión del Universo se está acelerando poco a poco. Este fue un descubrimiento inesperado pues la materia ordinaria, incluyendo la hipotética materia oscura, debería ir frenando la expansión debido a su gravedad. La aceleración en la expansión entonces requiere de la existencia de algún tipo de materia u energía, distribuida de manera muy uniforme en el Universo, que produzca una especie de repulsión gravitacional en vez de atracción. De nuevo, suponer que la energía oscura existe y que es uniforme funciona muy bien para entender la historia de la expansión del universo.
Hasta ahora no estamos más cerca de descubrir qué son la materia y la energía oscura. En el caso de la energía oscura el suponer que simplemente es una energía constante que proviene del espacio mismo, propuesta originalmente por Einstein hace más de 100 años y llamada la “constante cosmológica”, hasta ahora funciona muy bien, aunque su valor es muy pequeño y difícil de entender. En el caso de la materia oscura seguimos sin poder detectarla en experimentos terrestres, por lo que aún no sabemos bien que puede ser.
D.L: ¿Podría explicar la Métrica Alcubierre? ¿Cómo se le ocurrió este modelo? ¿Es posible crear una nave para hacer posible los viajes que plantea la Métrica de Alcubierre?
M.A: La idea se me ocurrió originalmente en 1992 mientras veía un episodio de la serie de TV “Star Trek, the next generation”. En la serie la nave “Enterprise” siempre viaja mucho más rápido que la luz usando algo que ellos llaman “warp drive”, que se puede traducir como “propulsión por curvatura”. Desde luego nunca explican cómo funciona esto pues es ciencia ficción. En ese momento yo estaba haciendo un doctorado en la teoría de la relatividad general en el Reino Unido, y justamente esa teoría nos dice que la gravedad no es más que una manifestación de la curvatura del espacio-tiempo.
Pensando en cómo podría deformarse el espacio-tiempo recordé que la expansión del Universo nos dice que como consecuencia de la Gran Explosión las galaxias se alejan unas de otras más rápido mientras más lejos estén, y que galaxias que están lo suficientemente lejos se alejan unas de otras más rápido que la luz. Esto no contradice a la relatividad, sino que es una predicción de la relatividad. Lo que ocurre es que las galaxias en realidad no se mueven mucho de dónde están, pero el espacio entre ellas se estira como si fuera una cama elástica.
Se me ocurrió entonces que podríamos pensar en una expansión local del espacio detrás de una nave, y a la vez una contracción local del espacio frente a la nave, de manera que esta combinación de expansión y contracción la alejaría de lo que tiene detrás y la acercaría a lo que le queda en frente, y esto en principio puede hacerse más rápido que la velocidad de la luz sin contradecir la teoría de la relatividad general.
Sobre si es posible crear una nave que haga esto en la práctica, de momento parece que no por dos motivos. Primero, para poder crear esta “burbuja” de expansión y contracción las ecuaciones nos indican que es necesario utilizar “energía negativa”, que dada la equivalencia entre masa y energía es lo mismo que decir “masa negativa”, y hasta donde sabemos eso no existe. Además, incluso si la energía negativa existiera, se requerirían cantidades gigantescas de ella para lograrlo debido a que es muy difícil deformar al espacio. Por ejemplo, si pensamos en una nave espacial del tamaño de un avión comercial, viajando justamente a la velocidad de la luz (y no más rápido), las ecuaciones indican que se necesitaría varias decenas de veces la masa de todo el planeta Júpiter convertida en energía negativa para crear la burbuja. Algo a todas luces absurdo.
D.L: Así como alguna vez los agujeros negros fueron hipotéticos y hoy sabemos que existen, los agujeros blancos ¿Son posibles? ¿Y los agujeros de gusano?
M.A: No creemos que los agujeros blancos existan. Un agujero blanco es el reverso de un agujero negro. Mientras que siempre es posible entrar a un agujero negro, pero resulta imposible volver a salir, en el caso de un agujero blanco sucedería lo opuesto y sería imposible entrar, pero si por alguna razón hubiéramos nacido dentro tendríamos que salir necesariamente.
Es el reverso en el tiempo del agujero negro, y como tal es una solución válida de las ecuaciones de la física, pero son similares a lo que ocurre por ejemplo si un vaso de vidrio se cae de una mesa y se rompe en mil pedazos. El que esos mil pedazos de manera espontánea salten al aire, se unan para formar un vaso, y regresen a la mesa es una solución perfectamente válida de las ecuaciones de la física, pero nunca ocurre.
Creemos que lo mismo pasa con los agujeros blancos: la solución es válida pero no hay ningún mecanismo que pudiera formarlos.
D.L: Hoy en día no se sabe exactamente como se crearon los agujeros negros supermasivos, actualmente ¿Cuál es la explicación más fehaciente de su existencia?
M.A: Aunque no se sabe exactamente, se supone que se formaron al mismo tiempo que las galaxias, en etapas tempranas del universo cuando grandes concentraciones de materia en el centro de las galaxias jóvenes colapsaron bajo su propia gravedad para formar dichos agujeros negros supermasivos, que luego siguieron absorbiendo la materia que les quedaba cerca.
D.L: Viajes en el tiempo ¿Son posibles? ¿Qué nos dicen las Matemáticas y la física?
M.A: Depende. Viajar al futuro sí es posible, lo hacemos todo el tiempo al ritmo de un segundo por segundo. Si la pregunta es si podemos viajar al futuro más rápido también es posible de acuerdo con la relatividad. Hay dos maneras de hacerlo. La primera es simplemente hacer un viaje redondo a velocidades muy cercanas a la velocidad de la luz. Debido a un efecto conocido como la “dilatación del tiempo”, si hacemos un viaje así muy lejos a velocidades muy altas, al volver a la Tierra encontraríamos que para nosotros pasó mucho menos tiempo que en la Tierra. Si vamos suficientemente lejos y casi a la velocidad de la luz, podríamos encontrar que a nuestro regreso para nosotros pasaron solo unos pocos años y en la Tierra pasaron miles de años. Así podríamos ver el futuro.
Otra manera de lograrlo es usando el hecho de que la gravedad también hace ir más lento al tiempo. Esto pasa incluso en la Tierra, los relojes del sistema GPS que están en órbita alrededor del planeta ganan un segundo cada 50 años con respecto a relojes en la Tierra. Y aunque esto suena poco, si no se toma en cuenta el sistema GPS acumularía errores que lo harían inútil después de pocas semanas. Esto no se debe a su velocidad, sino a que están más lejos de la Tierra donde la gravedad es menor. Usando este fenómeno podríamos por ejemplo viajar muy cerca de algún agujero negro que tienen una gravedad enorme, quedarnos ahí un tiempo en órbita sin caernos, y luego volver. De nuevo, para nosotros pasaría el tiempo mucho más lento que en la Tierra.
Viajar al pasado, sin embargo, hasta donde sabemos es imposible. Aun cuando en principio existen maneras de deformar el espacio-tiempo de forma que viajar al pasado sería posible, esto nos llevaría a toda una serie de inconsistencias lógicas que nos llevan a pensar que no es posible.
D.L: Y por último dos preguntas que quizás tengan una respuesta más personal y filosófica ¿Las Matemáticas las descubre el hombre o las crea? Si existiera una nave que pudiera funcionar con la Métrica Alcubierre ¿Qué nombre le pondría a esa nave y a qué lugar del Universo le gustaría viajar?
M.A: Sobre las matemáticas, ambas cosas. Los humanos inventamos ciertas “reglas del juego matemático”, a veces basadas en nuestra intuición sobre el mundo físico como en el caso de la geometría, o en abstracciones sobre los números. Una vez habiendo inventado, o postulado esas reglas, descubrimos todas las consecuencias que estas implican, que de alguna manera ya estaban implícitas ahí al postular nuestras reglas, pero que no conocemos desde un inicio.
Sobre la nave, ¿qué nombre le pondría? Nunca lo había pensado. Quizá “Pájaro de fuego” como la obra de Stravinsky, o quizá “Quetzalcoatl” en honor al dios de las culturas mesoamericanas cuyo nombre significa “serpiente emplumada”.
Hasta aquí llega la entrevista a una de las mentes más brillantes de este siglo, de nacionalidad mexicana, pero de identidad universal, a quien voy a estar agradecido de por vida por la oportunidad que me ha dado de entrevistarlo. Entender el universo es muy complejo, a veces vemos imágenes coloridas e imponentes de la Tierra, cometas o nebulosas, que hacen pensar que todo está en armonía, pero en realidad el cosmos es muy hostil y caótico, Johannes Kepler dijo: “el universo es un montón de estiércol”, porque cuando calculó el camino de los planetas alrededor del Sol, no era lo que esperaba, no eran nada perfectas sus órbitas. Y así es la naturaleza de las cosas, armoniosas por fuera y muy complejas en su parte más íntima y fundamental, pero el ser humano no ha evolucionado en vano, parece ser que la especie humana (parte de los casi 10 millones de especies de este mundo) ha sido elegida para encontrar respuestas y uno de los encargados de marcar el camino es Miguel Alcubierre. ¿Será el Universo una respuesta? Entonces ¿Cuál será la pregunta?
Diego Larrosa De Zan
Divulgador Científico (col. IASC/NASA)
