Círculo

Los viajes en el tiempo no están inventados, no están inventados… aún. Pero en el año 2034 sí que lo estarán. Un grupo de investigadores de una prestigiosa universidad logró construir una máquina que lo permitía. Actuaba creando un agujero de gusano artificial y temporal entre dos puntos del tejido espacio-tiempo. Es decir, que además de viajar en el tiempo, también permitía viajar en el espacio. Lograron enviar animales como perros o gatos algunas horas hacia el futuro, confirmando que dichos viajes no resultaban nocivos para los seres vivos.

         El rectorado de la universidad era muy reacio a publicar estos resultados. Tenía demasiado miedo a la inquietud que podría provocar la revelación al público general de estos hechos, que sin duda eran revolucionarios. De modo que los investigadores actuaron con prudencia y evitaron mencionar nada del asunto. No obstante, no dejaban de preguntarse cómo se resolverían las paradojas temporales. En especial la paradoja del abuelo. Si yo retrocedo en el tiempo y mato a mi abuelo, no podré nacer, entonces mi abuelo no habrá muerto. Era una cuestión que intrigaba mucho, sobre todo al doctor Wilson, que lideró dicho proyecto, y además él mismo diseñó las ecuaciones para que éste pudiera ser posible.

         Wilson era una persona muy solitaria, totalmente volcada en el trabajo. Su ambición era lo único que movía su vida, y en ese momento no podía pensar en otra cosa que no fueran las paradojas temporales. Sentía una necesidad interna de comprobarlo de primera mano, y tomó una arriesgada decisión: matar a su abuelo.

         Con la excusa de realizar algunos ajustes técnicos a la máquina, logró entrar en el laboratorio, y puso en marcha su plan. Fijó la fecha del 29 de agosto de 1952 y se convirtió en la primera persona en viajar en el tiempo. El viaje apenas lo notó. Nada más activar los circuitos temporales, se vio de repente en medio de un campo. Dejando la máquina bien oculta, puso rumbo al pueblo natal de su abuelo, que no estaba muy lejos. Aquel pueblo era muy pequeño, de no más de 200 habitantes con lo que encontrar a su abuelo no fue difícil.

         Mientras caminaba por la calle principal, le vio viniendo de dirección opuesta. En ese momento, Wilson se quedó paralizado, no era apenas consciente de lo que veía. Su abuelo comenzó a mirarlo de forma extraña, al ser él un forastero. Pero entonces, se escuchó un ruido en una casa cercana, lo que provocó que el abuelo se girara hacia atrás para observar lo que había ocurrido. Y Wilson aprovechó para reponerse, sacar su pistola, apuntar y acabar con la vida de su abuelo.

         Lo había hecho, su abuelo yacía sin vida en el suelo. La gente empezó a asustarse, y Wilson huyó del lugar del crimen a toda prisa. Cuando logró ponerse a salvo, comenzó a pensar acerca de lo que había pasado. Él seguía vivo, ¿cómo podía ser posible? No encontró respuesta. Lo único que pudo hacer es regresar a su tiempo. De modo que se dirigió a la máquina y puso rumbo a casa, justo después de haberse ido, para no levantar muchas sospechas.

         En cuanto llegó a su laboratorio, algo extraño pasaba, no parecía su laboratorio, los objetos y equipos parecían distintos. Lo primero que pensó es que habría llegado a otro laboratorio distinto. Pero no, pudo comprobar que era el suyo, o el que al menos, estaba donde debía estar el suyo, aunque no era su laboratorio. Wilson estaba desconcertado, salió a fuera y observó la placa que había a la entrada, donde debía poner “Wilson Ph. D.” en realidad ponía “Mason Ph. D.”. Mason era uno de sus colegas, algo muy raro pasaba.

         Mientras se dirigía a la salida, se cruzó precisamente con Mason, pero ni siquiera le saludó, no parecía conocerle. Entonces Wilson comprendió la verdad. Al matar a su abuelo, había creado una nueva realidad alternativa en donde él no había nacido, era el Wilson de esa realidad el que no había nacido, no él. Él seguía existiendo porque en su realidad su abuelo no fue asesinado. De modo que estaba allí atrapado, en un lugar en el que técnicamente no existía. Había resuelto la paradoja temporal del abuelo, pero debía regresar a casa, donde tenía una vida. De modo que la solución más viable era regresar a 1952 y evitar matar a su abuelo.

         Fue corriendo hacia su laboratorio, se subió a la máquina y regresó a 1952, a un lugar un poco alejado de donde llegó la primera vez. Después se dirigió inmediatamente al pueblo, y se encontró consigo mismo buscando a su abuelo, que quedó estupefacto ante tal encuentro. Wilson le explicó todo lo que había pasado, e intentó convencerle de que no lo hiciera. Pero el otro Wilson era muy obstinado, y quería comprobarlo de primera mano. No había otro remedio, Wilson trató de quitarle la pistola a su alter ego, y el forcejeo recibió un disparo suyo. Cayó al suelo y quedó muerto. El otro Wilson era ahora libre para realizar su experimento, y lo hizo todo de la misma manera que su anterior yo. Mató a su abuelo, regresó al futuro, y comprendió lo de las realidades alternativas.

Era momento de recuperar su vida, pero sabía lo que pasó con su otro yo. De modo que diseñó un plan. Se escondió en una casa abandonada, enfrente del lugar donde mató a su abuelo. Se encontraba mirando a través de la ventana. El plan era disparar en el pie a su otro yo, para evitar la muerte de su abuelo. Después ya podría recogerle y curarle. En cuanto les vio a los dos frente a frente, sacó la pistola y apuntó. Pero al avanzar un paso adelante para tener mejor visión, pisó un tablón en mal estado, y se cayó por el agujero que dejó, perdiendo la vida en aquella caída. De esa manera, su otro yo pudo tranquilamente matar a su abuelo.

Así se cerró el círculo, y como consecuencia resultó que el abuelo del Wilson fue asesinado por una persona que nunca existió. 

Viajes en el tiempo

¡Saludos! Querría disculparme por mi ausencia tanto tiempo, pero mis actividades académicas requieren mucho tiempo. Por ello he decidido hacer una breve entrada sobre un tema que me ha fascinado mucho, y seguro que a muchos otros también: los viajes en el tiempo.

Todos estamos familiarizados con los viajes en el tiempo, la ciencia-ficción los ha retratado de múltiples maneras hasta la saciedad. Hoy en día, gracias a la Ciencia, sabemos que los viajes en el tiempo son físicamente posibles, pero tecnológicamente hablando se encuentran astronómicamente fuera de nuestro alcance. Por lo que sólo podemos los “amateurs” imaginar, y los físicos elucubrar con complejísimas ecuaciones.

Físicamente hablando, existen dos maneras de viajar en el tiempo. La primera y más sencilla, ya ha salido anteriormente en este blog. Consiste en viajar cerca de la velocidad de la luz, con lo que se producirá una dilatación temporal que hará que el objeto “cuasi-lumínico” perciba que el tiempo pasa más despacio, mientras que fuera el tiempo pasa más rápido, es como viajar al futuro. Aunque se trata de un viaje en una sola dirección, pues no permite regresar al pasado.

La otra manera es a través de los agujeros de gusano. Se cree, aunque es una hipótesis muy aceptada en la comunidad científica, que los agujeros negros están interconectados por unos extraños agujeros de gusano, que transcienden el tejido espacio-tiempo. Dicho en otras palabras, los agujeros negros conectan dos zonas distintas del espacio-tiempo. Si pudiésemos adentrarnos en un agujero negro, saldríamos en otro punto del Universo, en un tiempo remoto, ya sea pasado o futuro. Como imaginarán, como teoría está bien, pero tomar estos principios y aplicarlos a una tecnología humana capaz de realizar viajes en el tiempo es otra cosa.

Pero imaginemos que es posible, que disponemos de la tecnología adecuada. Algo que ha suscitado mucho el interés público han sido las paradojas temporales. La más famosa, sin duda, la del abuelo. “Y si volviese al pasado y matase a mi abuelo antes de que concibiera a mi padre, yo no habría nacido, entonces mi abuelo no habría muerto, yo podría haber nacido”. Un problema muy complejo de resolver.

A mí me gusta considerar dos teorías temporales que resolverían este misterio. La primera la llamo “Teoría del tiempo fijo”. Consiste en que la línea temporal es única y totalmente inmutable, cualquier intento de modificarla está condenado al fracaso. En la ciencia-ficción, como ejemplo de esta teoría, me gusta considerar la película de Star Wars, la venganza de los Sith. En ella, Anakin Skywalker está atormentado por las visiones del futuro en que su amada Padme muere durante el parto. Aunque no se trata de un viaje temporal, podemos considerarlo como tal, como si Anakin hubiera ido al futuro y regresado con esa información. Durante la película, Anakin se obsesiona por salvar a su mujer, hasta el punto que cae en el lado oscuro de la Fuerza y se convierte en Darth Vader. Es esto precisamente lo que hizo que Padme muriera en el parto; es decir, el intento de Anakin por salvar a su mujer sólo contribuyó a matarla. Así es como funciona el tiempo fijo, da igual todas las veces que intentemos regresar al pasado y cambiar las cosas. Todo lo que hagamos sólo contribuirá a que las cosas salgan como al principio. Esto llevado el ejemplo del abuelo, significa que como el abuelo está vivo y me engendró a mí, todo lo que hice yo para intentar matarlo en el pasado no dio resultado, y por tanto sigo vivo.

La otra es la “Teoría del tiempo variable”. Aquí sí que podemos cambiar el pasado, pero al cambiarlo, surgirá una nueva línea temporal alternativa. Este hecho se explica muy bien en Regreso al futuro, cuando Biff regresa al pasado para entregarse a sí mismo el Almanaque deportivo y así ganar todas las apuestas durante 50 años. En la pizarra, Doc explica cómo en 1955 la línea temporal se bifurca. De ese modo, tenemos dos realidades paralelas, y ambas ciertas. Esto conecta con la teoría de los universos paralelos. Según esta teoría, existen infinitas realidades alternativas a la nuestra donde algún factor está cambiado. Esta teoría surge de la cuántica, que afirma que pueden existir múltiples estados para un mismo sistema. Algo difícil de entender mediante la lógica (porque algo no puede ser una cosa y la contraria a la vez), aunque podríamos verlo mediante el ejemplo del gato de Schrödinger. Un gato en una caja que antes de abrirla tiene un 50% de probabilidades de estar vivo o muerto. Antes de saberlo, la solución del sistema sería una superposición de ambos estados: vivo y muerto.

Por lo que, si volvemos en el tiempo, y cambiamos algo, ¿no será como viajar a otro universo paralelo? Entonces, en la paradoja del abuelo, yo habría matado no a mi abuelo, sino al “mi abuelo” de otra realidad alternativa, y sería mi otro yo el que no habría nacido.

Sea como fuere, estas sólo son hipótesis y elucubraciones, pasarán siglos y más siglos hasta que podamos descubrir qué es lo que se esconde realmente tras los viajes en el tiempo. 

Tópicos de la Ciencia-Ficción III

¡Saludos lectores! He decidido volver a la carga para ofrecer la tercera entrega de esta interesante saga de los tópicos de la ciencia-ficción.

¿Explotan lo cuerpos en el espacio?

Seguro que es algo que habrán visto muchas veces en las películas. Un pobre hombre acaba en el espacio exterior sin protección, y explota en mil pedazos. Ya anteriormente hemos mencionado y descartado el tópico de que los cuerpos se congelen. Pero, y esto, ¿es verdad? Veámoslo.

Muchas veces se afirma, y con mucho rigor científico además, que la sangre hierve y se expande, destrozando el cuerpo. Pero, ¿cómo ocurre esto? No quiero dar una clase muy aburrida de Química-Física, pero hemos de saber un poco. El agua se congela a 0ºC y hierve a 100ºC, esto no ocurre siempre, sólo si estamos a presión atmosférica, que es lo más normal, pero al variar la presión, esto cambia. Es así, como para facilitar los cálculos, se han construido los llamados diagramas de fase, que muestran el cambio de los puntos de fusión y ebullición a distintas presiones. El manejo es muy fácil. En el eje horizontal tenemos la temperatura, y en el vertical la presión. Si se traza una línea horizontal a un determinado valor de presión, la línea cortará en algunos puntos la curva de la gráfica, y esos puntos, mirando hacia el eje horizontal, nos darán las distintas temperaturas de ebullición y congelación. Hagan la prueba. Fíjense cómo la línea de 1 atm (presión atmosférica) corta la gráfica a 0ºC y 100 ºC. Nosotros podemos “jugar” con las presiones y obtener distintas valores de temperatura. Si la línea sólo corta una vez el gráfico, significa que se pasa directamente de fase sólida a gaseosa (sublimación). 

En el espacio la presión es de 0 atm. Por tanto si cogemos la línea de 0 atm, que coincide con el eje horizontal, vemos que desde temperaturas muy bajas, por debajo de 0ºC, el agua ya es gas. No olvidemos que la sangre no es más que agua con otras sustancias disueltas. Entonces, si nos expusiéramos en el espacio, nuestros vasos sanguíneos reventarían por acción del gas de agua expandiéndose debido a la falta de presión. Así que en teoría es plausible. En la práctica, no ocurre, y ya se han hecho experimentos que los han demostrado. Porque el propio cuerpo ejerce una presión sobre la sangre que evita que se evapore súbitamente. Lo que sí, mucho cuidado con la saliva de la boca, que sí se evaporaría, y el aire de los pulmones, que se expandiría violentamente. Lo más sensato sería abrir la boca y dejarlo salir. Lo que sí, los tejidos más externos sí que podrían tener agua en estado gaseoso, con lo que se producirían burbujas en el sistema circulatorio. El sujeto moriría principalmente por asfixia o problemas cardíacos derivados de esas burbujas. 

¿Absorbe el vacío del espacio?

Es algo que hemos visto en muchas ocasiones, seguro que tienen en mente la película Alien, cuando el bicharraco ese es absorbido por un agujero diminuto en el casco de la nave. ¿Qué de verdad hay en esto? Se podría decir que el hecho en sí es verídico, aunque la formulación del enunciado incorrecta. Evidentemente, el espacio está vacío, no puede absorber nada por las buenas. Más bien, es un efecto desde dentro de la nave. No olvidemos, que presumiblemente una nave estaría llena de gas (nitrógeno, oxígeno…) a presión atmosférica, o sea 1 atm. Un gas, por naturaleza, se expande sin control, pues sus moléculas apenas interaccionan entre sí, y tienen una gran velocidad. Si de repente disminuyésemos la presión a cero, todo ese gas encerrado, ya no tendría restricciones de movilidad, y se expandiría violentamente hacia fuera, hacia el espacio. Esto lo vemos empíricamente con la ley de Boyle: p₁V₁=p₂V₂. Donde p es la presión y V es el volumen, en el estado 1 (antes de la rotura del casco de la nave) y el estado 2 (después). Imaginemos que el volumen del gas inicialmente es V₁=500 m³. La presión inicial es p₁=1 atm, y la presión final es p₂=0 atm, y sustituyan en la ecuación. ¿Qué sale? P₂=1*500/0=∞. Por tanto, el volumen se hace infinito al disminuir la presión a cero, y por eso la expansión ocurre de manera violenta.

En el proceso, evidentemente, arrastraría cualquier persona u objeto no fijado a la nave. De modo que no es el espacio el causante directo de este fenómeno, sino el gas de la nave. No obstante, la cantidad de gas es muy limitada. Sería más realista que esa “absorción” fuese temporal, que durase sólo hasta que se acabasen los gases de la nave. 

Ingravidez en órbita:

Por último, y aunque no es un tema de la ciencia-ficción, me gustaría hablar sobre la ingravidez, ya que me parece un asunto interesante. Todos hemos visto a esos astronautas en la estación espacial internacional, dando volteretas, ingrávidos. Y lo que nos viene a la mente es que allí arriba no hay gravedad y por eso flotan. FALSO. Lo demostraré.

La gravedad es un fenómeno de atracción físico debida a la masa, y está regida por la ley de gravitación universal, formulada por Newton: F_g=G*M*m/R²

Donde M y m serían las masas de los dos cuerpos implicados. G es una constante universal y R es la distancia entre los dos cuerpos. Todo ello genera una fuerza gravitatoria. Para el caso de una persona de 75 kg en la Tierra, M sería la masa de la Tierra, o sea, 5,97x10²⁴ kg. La constante G vale 6,67x10^-11 N·m²/kg². La R sería la distancia al centro de la Tierra, que si se está en la superficie, equivaldría a su radio, o sea, 6371 km. Y la m sería la masa de la persona, 75 kg. Operamos y obtenemos una fuerza gravitatoria de 735,777 N, algo normal. Ahora veamos el caso de una persona en el espacio, en la estación espacial internacional, a 415 km de altura. Los datos serían iguales, salvo la R, que sería el radio de la Tierra más la distancia de la superficie a la estación; es decir, 415 km. Operamos de nuevo y obtenemos 648,53 N. No ha variado mucho, de hecho la reducción de la atracción de la Tierra ha sido del 11,86%, muy poco para producir ingravidez. Entonces, ¿por qué flotan los astronautas?

La estación espacial está en órbita alrededor del planeta, se mueve en círculos a una determinada velocidad, lo cual genera una fuerza centrífuga, como cuando un coche toma una curva, que sufre una fuerza hacia fuera de la curva. También, la estación espacial está sometida a una fuerza que la aleja de la Tierra, pero a su vez hay otra fuerza que la atrae hacia ella, la fuerza gravitatoria, ambas fuerzas se contraponen, y mantienen estable la órbita. De hecho, incluso se podría calcular su velocidad, sabiendo que la fuerza centrífuga es F_c=m*v²/R. Donde v es la velocidad, m la masa de la estación, y R las distancia al centro de la Tierra. Podemos igualar las dos ecuaciones (F_g y F_c), y despejando se obtiene que v=raíz(G*M/R)=7666,67 m/s, muy próximo al real, que es 7706,7 m/s. 

Y aún no he respondido a la pregunta, ahora voy. Imagínense un cañón que dispara un proyectil a una velocidad. El proyectil traza una parábola y cae a la Tierra. Si disparásemos desde muy alto, y cada vez a más velocidad, al final la curvatura de la trayectoria coincidiría con la curvatura de la Tierra, y el proyectil caería perpetuamente, sin encontrar el suelo. En esta situación se encuentran los astronautas de la estación espacial. Están cayendo continuamente, y por eso flotan, pero nunca caen al suelo por tener la suficiente velocidad. 

Tópicos de la ciencia-ficción II

Saludos de nuevo, he vuelto para ofrecer otra nueva entrega de los tópicos de la ciencia-ficción.

¿Puede la Tierra dejar de girar?:

En algunas películas este tema ha sido bastante empleado, los devastadores efectos que tendría una parada en seco de la rotación de nuestro planeta. Lo que se suele postular, es que al dejar de girar, siempre habría media cara del planeta orientada al sol, mientras que la otra estaría oscura. Así, la cara iluminada aumentaría su temperatura hasta convertirla en un hervidero inhabitable, mientras que la cara oscura perdería calor hasta quedarse totalmente congelada. Por otro lado, quedaría una zona intermedia, entre la cara iluminada y la oscura, con una temperatura soportable, en la que se podría sobrevivir.

Esta teoría tiene muchas lagunas y ahora lo explico. Cuando hablan de que la Tierra deje de girar, ¿a qué se refieren exactamente? Pues el movimiento es relativo; es decir, depende el punto que se tome como referencia. He de suponer (aunque no sé si estaré en lo cierto), que la Tierra deja de girar sobre sí misma, pero lo sigue haciendo alrededor del sol. En ese caso, ¿ocurriría lo que he mencionado anteriormente? La respuesta es no. Si hemos dicho que la Tierra ha dejado de girar, es imposible que mantenga siempre la misma media superficie orientada a Sol. 

Imaginemos que el 1 de enero, la cara A está orientada al Sol, mientras que la cara B está a oscuras. El 1 de julio de ese año, seis meses después, la Tierra habrá completado medio ciclo de traslación y estará al otro lado del Sol; o sea, que la cara A estará a oscuras y la cara B iluminada. Se produciría una situación similar a la de los polos, seis meses de oscuridad con seis meses de luz. Las temperaturas serían muy extremas, pero no tanto como lo serían si siempre se estuviera iluminado o a oscuras. Por otra parte, no existiría ninguna zona habitable, todo el planeta se vería afectado por adversas condiciones. ¿Qué tendríamos que hacer si quisiésemos orientar siempre la misma cara a de la Tierra hacia el Sol? Pues muy fácil, tendríamos que sincronizar el ciclo de rotación y de traslación de la Tierra; es decir, que la Tierra gire sobre sí misma una vez en 365 días, es un fenómeno conocido como rotación capturada. Es una situación análoga a la de la Tierra con respecto a la Luna. La Luna tiene sus periodos de rotación y traslación igualados a 28 días, por eso siempre nos muestra la misma cara. Si la Tierra fuese el Sol, la Luna tendría siempre la misma cara siendo abrasada.

La Tierra tiene una masa de 5,97x10²⁴ kg, y un radio de 6371 km. Ello conlleva que la Tierra tiene un momento de inercia de I = 2/5mR² = 9,7x10³⁷ kg·m². Con todo ello, esta enorme inercia que hace que mantenga su movimiento, siempre que no actúen otras fuerzas externas. Cuesta imaginar un cataclismo cósmico que consiga detener por completo. Imaginemos que ocurre. Aunque la Tierra esté detenida, los gases de la atmósfera seguirán girando por inercia, lo que provocaría vientos de miles de kilómetros por hora, dependiendo de la zona, y destruiría por completo la superficie terrestre.

Si sobreviviésemos a eso, otra pequeña sorpresa nos esperaría. Dado que la Tierra tiene menor radio en los polos que en el ecuador, todo el agua del planeta se desplazaría a los polos por efecto de la gravedad, agua que actualmente se mantiene dispersa por el planeta por la fuerza centrífuga de la rotación. Una vez que ésta termine, se formaría un gran océano en el hemisferio norte, y otro en el hemisferio sur, además de una gran extensión de tierra a lo largo del ecuador. Si no se encuentran cerca del ecuador, difícilmente sobrevivirán.

Y por último, lo más terrible de todo. La Tierra posee un enorme escudo electromagnético que protege al planeta de las distintas y mortíferas radiaciones y partículas energéticas que nos envía el Sol a diario. Sin este escudo, la Tierra sufriría un continuo bombardeo solar, aparecerían auroras boreales por todo el mundo, los aparatos eléctricos dejarían de funcionar, y finalmente, el mundo se cocería totalmente, convirtiéndose en una enorme roca sin vida. No habría salvación posible, salvo escapar del planeta. El caso es que este escudo es generado por la rotación del metal líquido en el núcleo externo del planeta, si deja de girar, el escudo se desmorona, y adiós.

Todos estos escenarios son muy improbables, dado lo difícil que es que sufra una parada de la rotación súbita, pero, ¿y una desaceleración lenta y gradual? Pues es posible y de hecho ocurre. El día dura 23 horas y 56 minutos, se cree que hace billones de años, duraba 13 horas. Cada día la Tierra se ralentiza cada vez más, aunque no se sabe a ciencia cierta si la ralentización es constante o acelerada, o si alguna vez llegará a detenerse completamente. Lo que sí sabemos, es que entonces la vida en el planeta será imposible.

¿Hace frío en el espacio?:

En muchas películas hemos vistos personas congelarse al salir al espacio sin traje de protección, ¿qué de cierto hay en esto? En primer lugar, en el mundo de la Ciencia, el frío no existe porque no tiene entidad en sí mismo, un objeto puede ser más caliente o menos caliente, pero siempre tendrá algo de calor. Ahora, ¿a qué me refiero cuando hablo de calor? El calor, microestructuralmente hablando, está generado por los átomos y moléculas, que vibran y producen una determinada energía cinética, cuanta más energía cinética, diremos que el objeto está más caliente, y eso es lo que medimos con el termómetro. Ahora, esto en el espacio, ¿cómo lo traducimos? El espacio está vacío, no hay casi moléculas que puedan vibrar y generar calor, por tanto, no es que haga frío o calor, simplemente no hay forma de medirlo. Lo que sí se puede medir es la temperatura de objetos que estén en el espacio. Existen tres formas de transmitir el calor: conducción, convección y radiación.

La conducción es aquella a la que más estamos acostumbrados. Cuando se ponen en contacto un objeto frío y otro caliente, el calor pasa del cuerpo caliente al frío hasta igualar las temperaturas. La convección se basa en el movimiento de fluidos a distintas temperaturas por acción de su densidad. Es decir, es lo que popularmente se conoce como que “el calor sube”. El aire caliente es menos denso que el frío, porque sus moléculas tienen más energía cinética, vibran más y se separan más entre sí, hay menos moléculas por unidad de volumen; es decir, menos densidad. Como saben, la materia más densa queda abajo, y la menos densa arriba. No obstante, estas dos maneras de transportar el calor no valen en el espacio porque allí no hay materia (moléculas) para poder transportarlo.

Por último tenemos la radiación, que consiste en que un cuerpo puede ganar o perder calor, simplemente recibiendo o emitiendo algún tipo de radiación. Por ese motivo, en los días de calor, hace más calor al Sol que a la sombra, porque el Sol es una fuente de radiación, y los objetos expuestos a ella se calientan más. Y al contrario, un objeto si está mucho tiempo a la oscuridad, emitirá calor, enfriándose él mismo.

Así, en el espacio sucederá algo parecido. En una nave espacial, por ejemplo, si tiene una zona expuesta al sol, esta puede calentarse hasta alcanzar cientos de grados. Mientras que una zona expuesta a la oscuridad, perderá calor hasta enfriarse cientos de grados. Siempre hasta un límite, pues no es posible arrebatar a un cuerpo toda su energía calorífica. Va a ver un punto en que las moléculas están totalmente quietas. Es lo que se llama cero absoluto, y que se encuentra a -273,15 ºC. De momento, no se ha alcanzado esa temperatura, aunque ha habido muy buenos acercamientos, y mucho menos rebasarla; o sea, alcanzar temperaturas absolutas negativas. Pero si algún día se consiguiese, las repercusiones en la termodinámica y en la ciencia en general serían… bíblicas…

Tópicos de la ciencia-ficción I

Saludos de nuevo, me dirijo hoy a ustedes para tratar un nuevo tema que se me ha ocurrido, los tópicos de la ciencia-ficción. ¿Nunca se han preguntado, al ver alguna película o serie de ciencia-ficción, si lo que ahí muestran sería posible? Por ello, he decidido recopilar algunos de los tópicos más interesantes y explicar si podrían ser reales y por qué.

Explosiones en el espacio:

Todos estamos muy acostumbrados a las típicas batallas espaciales entre enormes ejércitos que chocan entre sí. Un gigantesco crucero estelar ataca a otro con artillería pesada, provocando enormes explosiones en su casco, y finalmente su destrucción. ¿Cuánto hay de cierto en ello? Muchos postulan que como en el espacio no hay oxígeno, sería imposible que algo explotase. Esto no es cierto, un explosivo funciona incluso sin oxígeno. Dado que la explosión ocurre de manera muy rápida, muchas veces no da tiempo a que el oxígeno atmosférico se reponga, por ello, las bombas llevan en su composición su propio oxidante. Esto les permite explotar más rápidamente, y hacerlo incluso bajo el agua o en el espacio. Y aunque no se incorporara tal oxidante, podría seguir siendo posible, pues una nave espacial, cabe esperar que si está preparada para el uso humano, tenga una atmósfera en su interior, y que contenga oxígeno, entre otras cosas. Al reventar el casco, un disparo debería ser capaz de poner en fuga todo ese oxígeno causando una explosión. Y más aún, pues una nave cabría esperar que llevase una elevada cantidad de combustible a bordo. Todo ese combustible más el oxígeno de las zonas habitables, convierten la nave en una bomba de relojería a punto de estallar.

Battlestar Pegasus antes de ser destruida

Aun así, no sería explosiones similares a las de la Tierra. No hemos de olvidar que estamos en el espacio, que está vacío. Ahí los gases se expanden debido a que no hay ninguna presión exterior. Por tanto, los gases generados en la explosión saldrían expulsados en seguida, y ésta sería considerablemente corta y fugaz. No sería posible ver una nave enormemente dañada tras un combate, con grandes llamaradas por todo su casco y echando humo. Esto sí que no.

Sonidos en el espacio:

Éste es otro de los problemas que se nos presenta. En las películas siempre se puede oír el fragor del combate galáctico: disparos, explosiones, choques… ¿Qué de verdad hay en esto? Muchos dicen que el sonido no puede propagarse por el espacio, por lo que lo que cuentan en las películas sería imposible. Y esta vez sí que tienen razón. El sonido se propaga a través de las moléculas en el ambiente, es como una ola. Imagínense una ola que se origina y se desplaza hacia tierra. Una ola para moverse lo que necesita es agua, y en cuanto llega a tierra, simplemente rompe y no puede avanzar más. Con el sonido sucede algo similar. En el espacio no hay moléculas por las que éste pueda desplazarse. Ya se hizo el experimento de poner un reloj en una campana al vacío y notar que cuando se activa la alarma, no puede apreciarse ningún sonido.

Pues bien, queda demostrado así que lo que nos muestra la ciencia-ficción es falso. Pero quiero romper una lanza en  su favor. Probablemente muchos directores ya sabían de este fenómeno, pero una batalla muda perdería mucho su sentido espectacular y épico. De modo que yo la considero más bien una desviación con fines estéticos, y no un fallo real de la película. Aun así, un consejo para ser más realistas: en vez de hacer una batalla muda, sería mejor hacer una batalla con banda sonora, sin los demás ruidos de la batalla, si la canción está muy bien escogida, quedará muy bien, y aportará un alto grado de espectacularidad a la batalla, si no, vean este vídeo:

Viajes interestelares:

Probablemente, éste sea el tema más popular y polémico en la ciencia-ficción. Pues las distancias que separan los sistemas estelares entre sí son gigantescas. La Voyager 1 se escapa del Sistema Solar a una velocidad de 17 km/s. Teniendo en cuenta que la estrella más cercana (Próxima Centauri) está a 4,24 años-luz de distancia, o sea, a 4x10¹³ km. Si dividimos ambos término obtenemos 2,35x10¹² segundos, es decir, 74.518 años. Es evidente que ese tipo de propulsión es totalmente insatisfactorio. Hace falta más velocidad.

La ciencia-ficción ha solventado estos problemas de muchas maneras, algunas más realistas y otras más “imaginativas”. La verdad es que lo adecuado sería una nave con una alta capacidad de propulsión. Por ejemplo, una que funcione a una velocidad de 200 pc/h (1 pársec=3,26 años-luz), nos permitiría llegar a la estrella Betelgeuse en menos de una hora. El problema está en hablar de velocidades superlumínicas. Según la teoría de la relatividad de Einstein, ningún objeto puede superar la velocidad de la luz (c), pues entonces su masa se haría infinita. Esa velocidad está en c=3x10⁸ m/s, aunque es más sencillo usar el año-luz, que es la distancia que recorre la luz en un año: 1 año-luz/año. De esa manera, se tardarían 4,24 años en llegar a Próxima Centauri. Pero no olvidemos que esta velocidad no es alcanzable, aunque sí que sería posible aproximarse.

Agujero de gusano

Una de las soluciones más empleadas en la ciencia-ficción son los agujeros de gusano, que permiten recorrer grandes distancias a través de unos túneles que unen zonas distantes del tejido espacio-tiempo. Los agujeros de gusano naturales son de diámetro cuántico (inferior a un átomo) y son altamente inestables, a nada que se forme uno, ya se deshace y se forma otro. La idea es crear agujeros de gusano artificiales entre dos puntos concretos y preestablecidos. La manera en que se efectúa el viaje varía según la película o serie. 

Nave espacial por el hiperespacio

A veces se trata de un viaje instantáneo, otras veces se debe permanecer dentro un tiempo, dependiendo de la distancia que se quiera recorrer. Y otras veces, con el fin de evitar agujeros de gusano de tamaño macroscópico, que serían más inestables, proceden a una descomposición atómica del objeto que va a efectuar el viaje, para viajar dentro del agujero como una corriente cuántica, y luego ser regenerado al otro lado. Y también varían en el modo denominarlo. En Star Trek lo llaman "pasar a velocidad de curvatura", en Star Wars y Stargate "pasar al hiperespacio", y en Battlestar Galactica, simplemente los denominan "saltar a determinadas coordenadas". Todas estas suposiciones, aunque están basadas en hechos científicos, todavía resultan irrealizables. Los científicos aún no han logrado generar un agujero de gusano artificial, y aunque se consiguiera, habría muchos problemas para lograr que lo que entrase ahí, pudiera salir tal y como entró. Por tanto, de momento esta hipótesis la enmarco más en el terreno de lo imaginativo. 

Halcón milenario saltando al hiperespacio

Otra opción, menos optada por la ciencia ficción, es mejorar los sistemas de propulsión a fin de tender a la velocidad luz (en adelante la llamaré c). Existen muchos estudios que van en esta dirección, como el proyecto Orión o el proyecto Dédalo, que teorizan la posibilidad de conseguir una propulsión incluso del 12% de c. E incluso un llamado cohete de materia-antimateria podría alcanzar entre el 50 y 80% de c. A estos niveles, los efectos de la física clásica ya no son tan palpables, y se empieza a notar la física relativista. Se produce una distorsión temporal, el tiempo dentro de la nave se ralentiza a medida que nos acercamos a c. Un viaje a Próxima Centauri al 80% de c duraría 5,3 años. Esta cantidad, aunque es elevada, muy lejos queda de los 74.518 años que tardaría la Voyager 1, y es una distancia que puede ser perfectamente por la tripulación de una nave. Pero la realidad es mejor aún. Debido a la distorsión temporal, aunque fuera transcurran 5,3 años, dentro de la nave habrá pasado muchísimo menos tiempo. ¿Cuánto tiempo pasará? He encontrado una ecuación muy interesante al respecto:

Donde Dt₀ es el tiempo medido en una nave en movimiento (por ejemplo) y Dt sería el tiempo real transcurrido en la Tierra, v sería la velocidad de la nave y c la velocidad de la luz. Con esta ecuación podemos “jugar” para obtener el tiempo que nos ahorraríamos viajando a esa velocidad. Por ejemplo, para un 80% de c, y un tiempo de 5,3 años necesarios para llegar a Próxima Centauri, se despeja la ecuación y se obtienen 3,18 años que transcurrirían dentro de la nave. O también, imaginemos que queremos diseñar una nave que mantenga a los tripulantes sólo durante un año de viaje, podríamos despejar la velocidad necesaria, que en este caso sería el 98,2% de c.

Al margen de todos estos cálculos, querría resaltar que este método de viajar a las estrellas es mucho más viable que el de los agujeros de gusano, ya que presenta muchos menos problemas. Simplemente hace falta un sistema de propulsión adecuado y una nave con un buen mantenimiento vital. Algo que todavía no es posible, pero es más alcanzable con la tecnología actual.

Fry criogenizado

Por último, otro método es el de la animación suspendida. La nave viaja con medios de propulsión habituales, muy por debajo de c. Los tripulantes sobreviven al viaje de miles de años gracias a que pueden poner sus cuerpos en animación suspendida, es decir, se someten a un congelación extrema, para permitir bajar sus constantes vitales al mínimo y permanecer así largos años. El problema deriva de la formación de cristales de hielo en las células. Dado que somos un 70% de agua, toda esta agua se congela y puede producir enormes daños en las células, hasta el punto de que sean irreparables. Y otro obstáculo es la reanimación, pues tras siglos de inactividad, se concibe difícil poder reanimar a una persona. Además, esta técnica serviría sólo para explorar el espacio y no regresar a la Tierra hasta en miles de años. No se podría usar para traer recursos de otros sistemas solares, ni para dominar o conquistar otros planetas. Por ello, no es un método muy usado en la ciencia-ficción.

Por todo ello, concluyo que el método que creo más adecuado para alcanzar las estrellas en un futuro es el segundo con diferencia además.