Si ya eres un fan de Star Wars, sabes que las historias tienen lugar en una galaxia muy, muy lejana, por lo que las leyes de la física deberían seguir aplicándose. Por otro lado, estas son obviamente obras de ficción; ¿tiene algún sentido aplicar esas leyes? Mi libro argumenta que es divertido y que vale la pena hacerlo para una gama de tecnologías de Star Wars, incluida una de sus más importantes: el hiperespacio.
En 1905 Einstein formalizó su teoría de la relatividad especial. Según esta teoría, la velocidad de la luz no es solo una constante, sino también el límite de velocidad universal. Se han presentado teorías que proponen cómo uno podría viajar más rápido que la velocidad de la luz, que van desde agujeros de gusano hasta teseractos y viajes en el tiempo. Algunas de estas teorías aprovechan dimensiones adicionales que no podemos ver. Pero, ¿cuán realistas son estas sugerencias? Hay más de tres dimensiones? Es posible viajar más rápido que la luz? ¿Qué es un agujero de gusano y cómo nos permitiría viajar grandes distancias en un corto período de tiempo?
Historia de fondo
En Star Wars, el hiperespacio es un espacio extra-dimensional a través del cual las naves pueden viajar para moverse a través de la galaxia más rápido de lo que se permitiría viajar a través del espacio real. Para hacer esto, una nave debe estar equipada con un hipermotor. Pero ir al hiperespacio no está exento de peligros. «Viajar a través del hiperespacio no es como quitar el polvo de los cultivos», como explica Han Solo. «Sin cálculos precisos, podríamos volar directamente a través de una estrella o rebotar demasiado cerca de una supernova.»Con riesgos tan graves, es importante confiar en las computadoras con hipermotor.
La física de Star Wars
El hiperespacio es, en teoría, un conjunto de dimensiones adicionales más allá de las tres que experimentamos diariamente. Estas dimensiones adicionales son capaces de conectar puntos distantes en el espacio real. Esto permite velocidades más rápidas que la luz (en cierto sentido). Por ejemplo, considere el vuelo de Tatooine a Alderaan. Si Owen encendiera un láser dirigido directamente a Alderaan (y suponemos que no hay obstrucciones y que el rayo permanecerá lo suficientemente preciso como para ser detectable en Alderaan) en el mismo momento en que el Halcón Milenario saltó al hiperespacio, el Halcón Milenario llegaría antes de que el rayo láser llegara a Alderaan. Parece como si el Halcón Milenario viajara «más rápido que la luz.»
Hay problemas con esta explicación teórica. Una es la idea de que la causa y el efecto dependen de que las cosas sucedan en un orden particular. Más simplemente, para que un evento cause un segundo evento, el primer evento debe ocurrir antes del segundo. Eso parece bastante fácil y no está relacionado con el hiperespacio, pero el concepto de simultaneidad arroja una llave en todo.
Considere lo siguiente: está sentado en una silla junto a una vía de ferrocarril de alta velocidad y decide lanzar dos fuegos artificiales al mismo tiempo, uno a cada lado. Desde su perspectiva, se lanzan precisamente en el mismo momento. Si tu amigo viajara en un tren que viaja cerca de la velocidad de la luz cuando se lanzaron los fuegos artificiales, ese amigo vería el lanzamiento de los fuegos artificiales en diferentes momentos. Un evento que es simultáneo para ti no sería simultáneo para tu amigo. Del mismo modo, puedes lanzar los fuegos artificiales en diferentes momentos, de modo que en el marco de referencia de tu amigo se lancen simultáneamente.
El problema es que, si el tren de tu amigo viaja más rápido que la velocidad de la luz, el orden en el que el lanzamiento de los fuegos artificiales aparecerá diferente para ti (como observador estacionario) frente a tu amigo (como observador que viaja más rápido que la luz).
Pueden pensar, bueno, que los fuegos artificiales son un ejemplo tonto. ¿A quién le importa si no está de acuerdo en el orden en que se lanzaron los fuegos artificiales? Sin embargo, este experimento mental nos muestra la interrelación entre la velocidad y la secuencia de eventos. A las leyes de la física no les importa cuáles sean esos eventos. Imagine disparar un lanzador (evento 1) y el cerrojo golpear el objetivo (evento 2). O leer un libro (evento 1) y contarle a un amigo lo que lee (evento 2). Como puedes ver, el orden en el que suceden estos eventos sería absurdo cuando se invierte. Técnicamente, sería posible que el Halcón Milenario volara más rápido que la luz pasando Alderaan mientras explota y llega a la Estrella de la Muerte a tiempo para detener el disparo del arma en primer lugar.
Sin embargo, hay maneras en las que viajar a través del hiperespacio no requeriría una violación de la relatividad. La idea de que dos puntos en el espacio real están conectados por un «túnel» aprovechando dimensiones adicionales no es desconocida en las teorías de la física. Estas conexiones entre puntos en el espacio-tiempo se llaman agujeros de gusano. Así es como funciona un agujero de gusano: Sostenga un trozo de papel frente a usted y dóblelo por la mitad. Ahora toma un lápiz (u otro objeto afilado) y haz un agujero a través del papel doblado. Ahora imagina que una hormiga quiere caminar de un lado del papel al otro. Si camina a lo largo de la superficie del papel, tendrá que caminar todo el camino hacia arriba y alrededor del pliegue. Por otro lado, si la hormiga camina a través del agujero, puede pasar de un lado del papel al otro mucho más rápido. La hormiga en sí nunca viajó más rápido; solo llegó de un lugar a otro más rápido.
Mientras que el papel es una superficie bidimensional, el espacio tridimensional tal como lo entendemos podría plegarse a través de una cuarta dimensión para crear conexiones entre dos puntos. Debido a que nuestras mentes solo han experimentado el espacio tridimensional, esto es imposible de visualizar completamente. Aún así, si un hipermotor fuera capaz de distorsionar el espacio-tiempo de tal manera que se deformara y creara un agujero entre Tatooine y Alderaan, viajar a través del hiperespacio no violaría ninguna ley de la física. Solo requeriría enormes cantidades de energía para lograr estos saltos.
La física de la vida real
Probablemente todo esto suene fantástico; algo que no podría suceder en la realidad. En lo que respecta a la física comprobada experimentalmente, eso es cierto. Sin embargo, hay teorías que indican que podría haber dimensiones adicionales de la realidad aún por descubrir. Quizás el ejemplo más conocido de esto es la teoría de cuerdas. En este momento, hay cinco formalizaciones diferentes de la teoría de cuerdas, todas las cuales no pueden ser falsificadas por los datos actuales. La teoría M es una posible unificación de todas las teorías de cuerdas según la cual cada teoría de cuerdas individual es un ejemplo especial de la teoría M generalizada.
La premisa básica de todas las teorías de cuerdas es que todo en el universo está hecho de pequeñas cuerdas, que están envueltas en un bucle o existen en línea recta. Al igual que las cuerdas de una guitarra oscilan en formas particulares para hacer notas en una canción, las cuerdas que componen el universo oscilan de diferentes maneras para crear partículas subatómicas.
Una de las otras ideas de la teoría de cuerdas es que hay más de las tres dimensiones espaciales y dimensiones de una sola vez que conocemos. Dependiendo de la formulación específica de la teoría de cuerdas a la que hace referencia, hay diferentes números propuestos de dimensiones. Por ejemplo, en la teoría de cuerdas bosónicas, se proponen veintiséis dimensiones.
Entonces, ¿dónde están estas dimensiones adicionales? ¿Por qué no podemos verlos o experimentarlos? Como la mayoría de las cosas relacionadas con la física en la frontera del conocimiento humano, usamos analogías para describir los resultados. Imagina que eres un astronauta en la Estación Espacial Internacional mirando hacia la Ciudad de Nueva York. Podrá ver la cuadrícula de calles iluminadas por la noche. Desde su perspectiva, las calles se verán como líneas unidimensionales; las cosas pueden ir a lo largo de ellas, pero no hay ancho para atravesarlas. Después de haber estado en una calle, sabes que puedes cruzar una calle (no solo recorrerla) y que incluso puedes saltar de un lado a otro al cruzar la calle, pero desde el espacio estás demasiado lejos para ver esos detalles. De manera similar, en nuestra escala de tamaño humano, podemos estar tan lejos de estas dimensiones compactas que no podemos ver las complejidades de ellas.
Estas dimensiones se describen a menudo en términos de lo que se conoce como la longitud de Planck. Algunas personas sugieren que esta es la longitud más corta posible. La longitud de Planck se puede visualizar de esta manera: Mira el ancho de un cabello humano. Tiene una décima de milímetro de ancho. Si este cabello se escalara para que tuviera el tamaño del universo observable (aproximadamente 1027 metros de ancho), en la versión escalable, la longitud de Planck sería el ancho de un cabello humano. Otra forma de decir esto es que un cabello humano tiene aproximadamente 1031 longitudes de Planck. Eso es diez millones de veces el número de estrellas en el universo observable.