Las novelas y películas de ciencia ficción están llenas de ideas inverosímiles y, a menudo, son el punto de partida de una aventura llena de acción en lugar de un intento serio de predecir las tendencias futuras de la ciencia o la tecnología. Algunas de las metáforas más comunes, como acelerar una nave espacial a velocidades fantásticas en cuestión de segundos sin aplastar a los pasajeros, son simplemente imposibles de acuerdo con las leyes de la física tal como las entendemos. Sin embargo, estas mismas leyes parecen permitir otros conceptos de ciencia ficción aparentemente inverosímiles, desde agujeros de gusano hasta universos paralelos. Aquí hay un resumen de algunas de las ideas de ciencia ficción que se pueden hacer, al menos en teoría.
agujeros de gusano
La idea de un agujero de gusano, un atajo a través del espacio que permite un viaje casi instantáneo entre partes distantes del universo, parece que fue creado como un conductor de cuento de hadas. Pero bajo el nombre más formal del puente Einstein-Rosen, el concepto había existido como un concepto teórico serio mucho antes de que los escritores de ciencia ficción lo entendieran. salir de Albert Einstein‘s Teoría general de la relatividadque ves gravedad Como una distorsión del espacio-tiempo causada por objetos masivos. Junto con el físico Nathan Rosen, Einstein desarrolló una teoría en 1935 que sugiere la existencia de una atracción gravitacional extremadamente fuerte, como agujeros negros, pueden estar directamente relacionados entre sí. Así nació la idea de los agujeros de gusano.
Las fuerzas que rodean un agujero negro destruirían a cualquiera que se acercara a él, por lo que la idea de viajar por un agujero de gusano no se consideró seriamente hasta la década de 1980, cuando el astrofísico Carl Sagan decidió que escribiría una novela de ciencia ficción. de acuerdo a BBCSagan animó a su compañero físico Kip Thorne a idear una forma viable de viajar distancias interestelares en un santiamén. Thorne ideó debidamente un método —posible en teoría, pero muy improbable en la práctica— mediante el cual los humanos podrían lograr un viaje interestelar cruzando un agujero de gusano ilesos. El resultado encontró su camino en la novela de Sagan.Llama(Simon y Schuster: 1985) que luego se convirtió en una película con Jodie Foster en el papel principal.
Si bien es muy poco probable que los agujeros de gusano se conviertan en un medio de transporte simple y conveniente representado en las películas, los científicos ahora han ideado más Un método viable para construir un agujero de gusano De la sugerencia original de Thorne. También es posible que si realmente existen agujeros de gusano en el universo, su ubicación se pueda determinar utilizando la nueva generación de detectores de ondas gravitacionales.
motor warp
El requisito previo para la mayoría de las historias de aventuras espaciales es la capacidad de ir de A a B mucho más rápido de lo que podemos hoy. Aparte de los agujeros de gusano, existen muchos obstáculos para lograrlo utilizando una nave espacial convencional. Existe la gran cantidad de combustible necesaria, los abrumadores efectos de la aceleración y el hecho de que el universo ha Límite de velocidad estrictamente impuesto. Esta es la velocidad a la que viaja la luz, exactamente una velocidad Año luz por año, lo que no es nada rápido en el contexto cósmico. Proxima Centauri, la segunda estrella más cercana a la Tierra, está a 4,2 años luz del Sol, mientras que el Centro Galáctico está a 27.000 años luz de distancia.
Afortunadamente, hay una laguna en el límite de velocidad cósmica: solo determina la velocidad máxima a la que podemos viajar. a través del espacio. Como explicó Einstein, el espacio en sí puede distorsionarse, por lo que quizás el espacio alrededor de la nave podría manipularse de una manera que subvierte los límites de velocidad. Una nave espacial aún viajaría a través del espacio circundante a una velocidad menor que la de la luz, pero el espacio mismo se movería más rápido que eso.
Esto era lo que los escritores de Star Trek tenían en mente cuando se les ocurrió el concepto de “Warp Engine” en la década de 1960. Pero para ellos era solo una afirmación plausible, no física real. No fue hasta 1994 cuando el teórico Miguel Alcubierre encontró una solución a las ecuaciones de Einstein que produjo el verdadero efecto warp drive, el sitio hermano de Live Science. Reportado por Space.com, reduciendo el espacio frente a la nave espacial y expandiéndolo hacia la popa. En primer lugar, la solución de Alcubierre no fue menos inventiva que el agujero de gusano pasable en Thorne, pero los científicos están tratando de mejorarlo con la esperanza de que algún día sea práctico.
viaje en el tiempo
El concepto de una máquina del tiempo es uno de los mayores recursos de la trama de la ciencia ficción, ya que permite a los personajes retroceder y cambiar el curso de la historia, para bien o para mal. Pero esto inevitablemente suscita paradojas lógicas. En Regreso al futuro, por ejemplo, ¿Doc habría construido su propia máquina del tiempo si Marty no lo hubiera visitado en el futuro usando la misma máquina? Debido a paradojas como estas, muchas personas asumen que viajar en el tiempo debería ser imposible en el mundo real; sin embargo, de acuerdo con las leyes de la física, Realmente puede suceder.
Al igual que con los agujeros de gusano y las curvaturas espaciales, la física que nos dice que el viaje en el tiempo es posible proviene de la teoría general de la relatividad de Einstein. Esto trata el espacio y el tiempo como parte de la misma cadena ‘espacio-tiempo’, en la que los dos están inextricablemente vinculados. Así como hablamos de distorsionar el espacio con un agujero de gusano o un motor warp, el tiempo también se puede distorsionar. A veces puede deformarse tanto que se pliega sobre sí mismo, en lo que los eruditos llaman “curva cerrada en el tiempo– aunque podría llamarse con precisión una máquina del tiempo.
Un diseño conceptual para esta máquina del tiempo fue publicado en 1974 por el físico Frank Tipler, según el físico David Lewis Anderson, quien describe la investigación sobre Instituto AndersonUn laboratorio de investigación privado. Llamado cilindro de Tipler, debe ser grande, al menos 60 millas (97 kilómetros) de largo, según Humble, y extremadamente denso, con una masa total comparable a la del Sol. Para que funcione como una máquina del tiempo, el cilindro tendría que girar lo suficientemente rápido como para deformar el espacio-tiempo hasta el punto en que el tiempo se pliega sobre sí mismo. Puede que no suene tan simple como instalar un condensador de flujo DeLorean, pero tiene la ventaja de que realmente funcionará, al menos en papel.
transferencia instantánea
El ejemplo original de ciencia ficción de teletransportación es “Star Trek”.“ El transportista, que, como su nombre lo indica, simplemente se describe como un medio conveniente para transportar personal de un lugar a otro. Pero la teletransportación es muy diferente de cualquier otra forma de teletransportación: en lugar de que el viajero se mueva por el espacio desde el punto de partida hasta el destino, la teletransportación da como resultado la creación de una réplica en el destino mientras que el original se destruye. Mirando estos términos, y al nivel de partículas subatómicas en lugar de humanos, la teletransportación es realmente posible, según IBM.
El proceso del mundo real se llama teletransportación cuántica. Este proceso copia el estado cuántico exacto de una partícula, como un fotón, en otra partícula que puede estar a cientos de kilómetros de distancia. La teletransportación cuántica destruye el estado cuántico del primer fotón, por lo que en realidad parece como si el fotón hubiera sido teletransportado mágicamente de un lugar a otro. La estafa se basa en lo que Einstein denominó “trabajo espeluznante a distancia”, pero se conoce más formalmente como Entrelazamiento cuántico. Si un fotón que se va a “teletransportar” se pone en contacto con uno de un par de fotones entrelazados, y la medición del estado resultante se envía al extremo receptor, donde se encuentra el otro fotón entrelazado, entonces el último fotón se puede cambiar al mismo estado. como el fotón teletransportado.
Es un proceso complejo incluso para un solo fotón, y no hay forma de que pueda escalar al tipo de sistema de teletransportación que se ve en “Star Trek”. Sin embargo, la teletransportación cuántica lo tiene Aplicaciones importantes En el mundo real, como las comunicaciones resistentes a la piratería y la computación cuántica ultrarrápida.
universos paralelos
El universo es todo lo que nuestros telescopios nos revelan: todos los miles de millones de galaxias se están expandiendo hacia afuera desde la gran explosión. ¿Pero eso es todo? La teoría dice que tal vez no: puede haber todos multiverso de los universos allí. La idea de “universos paralelos” es otro tema de ciencia ficción familiar, pero cuando se muestra en la pantalla, generalmente difiere del nuestro solo en pequeños detalles. Pero la realidad puede ser mucho más extraña que eso, ya que los parámetros básicos de la física en un universo paralelo, como la fuerza de la gravedad o las fuerzas nucleares, difieren de los nuestros. Una descripción clásica de un universo verdaderamente diferente de este tipo, y las criaturas que lo habitan, es la novela de Isaac Asimov “Los propios dioses”.“(doble dia: 1972).
La clave para la comprensión moderna de los universos paralelos es el concepto de “inflación eterna”. Esto representa la estructura del espacio infinito en un estado de expansión constante e increíblemente rápida. De vez en cuando, un punto en este espacio (una gran explosión autónoma) se sale de la expansión general y comienza a crecer a un ritmo más silencioso, lo que permite que se formen en su interior objetos físicos como estrellas y galaxias. Según esta teoría, nuestro universo es una de estas regiones, pero puede haber muchas otras.
Como en la historia de Asimov, estos universos paralelos pueden tener parámetros físicos muy diferentes a los nuestros. En un momento, los científicos creyeron que solo los universos con aproximadamente los mismos parámetros que el nuestro podrían sustentar la vida, pero estudios recientes sugieren que la situación puede no ser tan limitada como esta. Live Science informado anteriormente. Así que hay esperanza para los extraterrestres de Asimov hasta ahora, aunque no contactados, como sucede en la novela. Sin embargo, los efectos de otros universos pueden sernos detectables por otros medios. Incluso se ha sugerido que el misterioso “punto frío” en el fondo cósmico de microondas es la cicatriz de una colisión con un universo paralelo, escribió Evan Baldry, profesor de astrofísica en la Universidad John Moores de Liverpool en el Reino Unido en Conversacion.
Publicado originalmente en Live Science.
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