[Libro] La física de Star Trek
La editorial Laetoli ha tenido la gentileza de enviarme de nuevo otro libro de divulgación. Y bueno, no he podido resistir leerlo. Pensaba que iba a ser una crítica a los errores científicos en la serie, pero ha sido más bien plantear la hipótesis de que algunas cosas fueran realmente posible y sus consecuencias. Así que allá va el habitual resumen.
Personalmente no he visto ningún capítulo de Star Trek, pero según el afirma el autor, hizo una encuesta informal en el campus de su universidad y llegó a la conclusión de que el número de personas que no conocen la frase “Transpórtame, Scotty” es equiparable a los que nunca han oído hablar del ketchup. Y dice Stephen Hawking, por otro lado, que Star Trek ayuda a expandir la imaginación humana.
Por ejemplo, las aceleraciones de esta nave deben ser bestiales, a juzgar por las velocidades que alcanza. Ya los pilotos de combate pierden a veces el conocimiento en maniobras de aceleración rápida. Es por ello que se han creado trajes especiales que bombean la sangre desde las piernas del piloto. Así que en Star Trek inventaron los “amortiguadores inerciales”.
¿Son posibles los viajes en el tiempo? Si fueras capaz de hacerlo y mataras a tu madre antes de nacer dejarías de existir. En ese caso, no podrías haber viajado en el tiempo y haber matado a tu madre. Pero si no la hubieras matado, no habrías dejado de existir. Dicho de otra manera: si existes, no puedes existir, mientras que si no existes, debes existir.
Durante los años 1930, el famoso matemático Kurt Gödel propuso una solución explícita en la que podrían darse viajes en el tiempo. Su solución era aplicable a un universo en que, al contrario del nuestro, girase en lugar de expandirse. Sería drásticamente diferente al que vivimos; pero el simple hecho de que exista una solución de este tipo indica que son posibles en el contexto de la Relatividad General. El propio Einstein no pudo aclararlo y escribió: Sería interesante considerar si estas [soluciones] no deben excluirse en términos físicos.
Hay una máxima sobre el Universo: lo que no está explícitamente prohibido, está garantizado que ocurrirá.
La física no progresa por revoluciones que suprimen todo lo que había antes, sino más bien por evoluciones, que aprovechan lo mejor de lo que ya se comprende.
La principal razón por la que nos cuesta tanto tomar realmente en serio las implicaciones del espacio y tiempo relativos es que vivimos y nos movemos a velocidades mucho menores que la de la luz. Todos los esos efectos sólo son perceptibles cuando nos movemos a velocidades “relativistas”. Por ejemplo, incluso a la mitad de la velocidad de la luz, los relojes se ralentizarían y las reglas de medir se encogerían sólo en un 15% aproximadamente. En el transbordador espacial de la NASA, que se desplazaba a 8 km/s, los relojes se retrasaban menos de la diezmillonésima parte porcentual en comparación con sus homólogos de la Tierra.
Un famoso experimento realizado en los laboratorios de física de la Universidad de Harvard en 1960 fue el primero en demostrar que el tiempo puede incluso depender de dónde te encuentres. Robert Pound y George Rebka demostraron que cierta radiación gamma que se medía en ciclos diferían aproximadamente en una parte en mil billones. Aunque el efecto era pequeño, era el que predecía la relatividad general.
Y aunque esos efectos sean mínimos, son significativos en los relojes que llevan los satélites encargados de que funcionen nuestros GPS hay que corregirlos, pues de no ser así quedarían desalineados en segundos.
Un detalle curioso: el término “agujero negro” fue acuñado por el físico teórico John Archibald Wheeler. Pues bien, poco antes de que se les diera ese nombre, en un episodio de ese año de Star Trek se menciona un agujero negro al que llamaron “estrella negra”.
Los agujeros negros pueden ser muy grandes, pero no tienen por qué ser muy densos. Un objeto colapsado en agujero negro con una masa 100 millones de veces la del Sol necesitaría tener tan sólo la densidad del agua. Un objeto mayor necesitaría todavía menos densidad. Y si extrapolamos, la densidad necesaria para formar un agujero negro del tamaño del Universo observable sería aproximadamente igual a la densidad media observada realmente en el Universo. Es una idea fascinante, porque visto de esta manera podríamos estar viviendo… ¡dentro de un agujero negro!
Cuando el joven Subhrahmanyan Chandrasekhar propuso que los núcleos estelares superiores a 1,4 veces la masa del Sol no podrían ser enanas blancas sino que tenían que seguir colapsándose, el eminente físico sir Arthur Edington dijo”¡Creo que debería haber una ley de la naturaleza que evite que una estrella se comporte de esta manera tan absurda! Medio siglo después, Chandrasekhar se llevaba el Premio Nobel por este descubrimiento.
Y veinte años después de la frase de Edington, Robert J. Oppenheimer, el padre de la Bomba Atómica propuso que los núcleos estelares todavía más masivos (2 veces la masa del Sol) tendrían que colapsar todavía más. John Archibald Wheeler sostuvo que ese resultado era imposible, por la misma razón que Edington había reclamado la afirmación de Chandrasekhar. Una década después, capituló por completo e, irónicamente, sería conocido como el hombre que dio nombre a los agujeros negros.
Moraleja: la física y la ciencia en general no se hacen por decreto.
Luego habla del teletransporte. Pero este concepto ya en sí es algo confuso. ¿Qué es teletransportar una persona? ¿llevar los átomos físicamente de un lugar a otro? ¿o sólo la información de cómo está hecho? Puede parecer que sólo la información sería mucho más sencillo, pero primero habría que extraer toda esa información y luego recombinarla con la materia en el lugar de destino. ¡Ah! y otro detalle: hay que desmaterializar al original.
Esto plantea otro tipo de preguntas: ¿somos simplemente la suma de todos nuestros átomos? Y para quien crea en el alma, ¿qué sucedería con el alma durante el transporte? De hecho, si realmente el teletransporte fuera posible sólo a través de hacerlo con la información sería una prueba irrefutable de que no somos más que la suma de nuestros átomos. Y esto, además abre la posibilidad a hacer copias exactas de personas. Si ya ponemos el grito en el cielo por investigar con el ADN, ni hablemos de hacerlo con personas, con memoria y personalidad. Podríamos hasta reemplazarnos con una copia de seguridad.
¿Cuánta información sería necesaria para teletransportar un ser humano? Tenemos alrededor de 1028 átomos. Y para cada átomo deberíamos registrar sus coordenadas, su estado, niveles de energía que están ocupando los electrones en ese momento, si la molécula gira o vibra, etc. Digamos 1 kbyte por átomo, lo que resulta en 1028 kbytes. Hay quien lo discute aduciendo otras circunstancias, como que realmente somos nuestro cerebro más que otra cosa; pero lo que queda claro es que guardar toda la información de un ser humano no es trivial, ni a nivel de obtener la información ni de dónde y cómo guardar dicha información.
Y por si fuera poco, el Enterprise transporta a un ser humano a 40.000 km de distancia. ¿Qué objeto deberíamos tener para poder distinguir un átomo a esa distancia? Pues hablamos de un telescopio con una lente de 50.000 km de diámetro.
También nos recuerda la impenetrabilidad de la materia: Mi mano se detiene al golpear una mesa, y no la atraviesa, principalmente por la repulsión eléctrica que sienten los electrones de los átomos que hay en mis manos ante la presencia de los electrones que hay en los átomos de la mesa, y no debido a una falta de espacio para que pasen los electrones [ya que los átomos son en su mayor parte espacio vacío].
Y también habla de fabricar antimateria como combustible. Funcionando a ritmo medio, el Fermilab produce unos 50.000 millones de antiprotones por hora. Si todos esos antiprotones se transformaran en energía el resultado sería una potencia de una milésima de vatio.
El autor, no obstante, no basa el éxito de esta serie en todas estas cosas, sino más bien en lo que nos hace humanos:
Más allá de toda la magia tecnológica, incluso un loco de la tecnología como yo reconoce que lo que hace de Star Trek una serie de culto es el dramatismo, las mismas grandes ideas que han guiado las historias desde la épica griega: amor, odio, traición, celos, confianza, alegría, miedo, asombro… Todos conectamos de forma más directa con aquellas historias que iluminan esas emociones humanas que gobiernan nuestras vidas. Si el motor warp se hubiese desarrollado simplemente para impulsar naves no tripuladas, si los teletransportadores se hubieran ideado para transportar muestras de suelos, si los escáneres médicos se emplearan sólo para la vida vegetal, Star Trek no habría pasado de la primera temporada.
¿Podríamos encontrar otro tipo de vida en otros planetas? Pues si en este planeta la hay, queda claro que posible lo es:
Lo importante es darse cuenta de que la vida se formó en la galaxia al menos una vez. No puedo insistir bastante en lo importante de esto. Basándonos en nuestra experiencia científica, la naturaleza raramente produce un fenómeno una sola vez. Somos un caso probatorio. El hecho de que existamos muestra que la formación de vida es posible. Cuando sabemos que la vida puede originarse aquí, en nuestra galaxia, la probabilidad de que haya ocurrido en algún otro lugar aumenta significativamente.
Y hasta da una pincelada sobre los peligros de los dogmas:
Hace 1.000 años, los astrónomos chinos observaron una nueva estrella visible en el cielo diurno, a la que llamaron “estrella invitada”. Esta supernova creó la Nebulosa del Cangrejo, que hoy observamos mediante telescopios.. Es interesante señalar que en toda Europa Ocidental no se registró ni una mención a este objeto transitorio. El dogma de la Iglesia en aquella época declaraba que los cielos eran eternos e inmutables, y era mucho más fácil ignorarlo que arder en la hoguera. Casi 500 años más tarde, los astrónomos europeos se habían librado lo suficiente de este dogma como para que el astrónomo danés Tycho Brahe fuese capaz de documentar la siguiente supernova observada en nuestra galaxia.
Y también habla de los neutrinos. Cada segundo de cada día, 600.000 neutrinos atraviesan cada centímetro cuadrado de tu cuerpo. Pero este ataque pasa desapercibido ya que como promedio, esos neutrinos solares podrían atravesar 10.000 años luz de materia sin interactuar con nada. Aun así, somos capaces de detectarlos. EN 1987 un puñado de neutrinos procedentes de la Gran Nube de Magallanes, a más de 150.000 años luz de distancia, fueron detectados. Estas partículas fueron las causas de que el año 2002 se llevaran un premio Nobel Ray Davis y Masatoshi Koshiba.
Y el consabido tema de que aún falta a mucha gente afirmar que la ciencia es cultura.
Los errores en física son a menudo lo que más nos llama la atención a los físicos. Creo que esto se debe a que estos errores validan la percepción de muchos físicos de que la física está aislada de la cultura popular (…) Es imposible imaginar una gran película donde Napoleón hable alemán en lugar de francés o donde la firma de la Declaración de la Independencia sea en el siglo XIX.
Para amantes de Star Trek (o trekkies) que quieran encajar la serie en los conceptos científicos. Apto para estudiantes de carrera técnica o científica.
Título: La física de Star Trek
Autor: Lawrence Krauss
El día 30 de julio de 2013 a las 17:52
Claro que la Gran Nube de Magallanes está a más de 150.000 km!!! ;D
Según la Wikipedia está a 136000 años luz…
Saludos
El día 30 de julio de 2013 a las 18:06
En mi infancia era muy aficionado a leer novelas de cifi de las de duro. En concreto las de La Saga de los Aznar (no es broma). EN aquella larguisima coleccion (escrita por un español, con seudónimo ingles), hubo muchos grandes “inventos”. Bastante avanzada la colección aparecieron las maquinas Karendon. Estas maquinas, copiaban en una cinta de oro, la posicion exacta de cada atomo del objeto o criatura en su interior. Lo desintegraba, y podia volver a integrarlo.
El uso era diverso. PAra largos viajes, en vez de la hibernación. PAra fabricar copias perfectas de objetos. Para teleportarse (transmitiendo el contenido de la cinta de una maquina a otra más alejada).
Pero claro, estas novelas se publicaban en la epoca franquista, como se trataba el tema que comentais en el articulo, el “alma”? Pues era facil, un animal que se “copiaba” varias veces, solo estaba viva la primera. LAs otras era como si acabara de morir, lo mismo pasaba con las personas. Pero para las personas había una explicación más mistica, el alma estaba en una especie de limbo, esperando por su cuerpo, en cuanto era copiado lo ocupaba, y alma solo había una.
En una parte de la saga, viajan en el tiempo, a la segunda guerra mundial, y se traen con ellos de vuelta dos viajeros.- Aqui la cosa se complica, porque entra en juego la reencarnacion de las almas en el tiempo. El viajero del pasabo corria un grave riesgo al ser desintegrado, su alma no tenia ningun cuerpo asignado en este tiempo, y iba al que le tocaba, con lo cual al realizar la copia podia estar ocupada, y aparecer el cuerpo muerto. AUnque probando varias veces podia aparecer vivo, si en ese momento su alma estaba “disponible”.
No me direis que no es ingenioso?
El día 30 de julio de 2013 a las 18:51
Fernando: Hola, tocayo
Me parece que me hago mayor y empiezo a confundir los kilómetros con los años luz. Corregido, gracias.
Cainite62: ingenioso es poco
Salud!
El día 30 de julio de 2013 a las 22:37
“Hay una máxima sobre el Universo: lo que no está explícitamente prohibido, está garantizado que ocurrirá.”
Omalaled, ¿hay algún evento de probabilidad igual a cero?, hablando en castellano vulgar…
Es una duda filosófico-religiosa…
El día 30 de julio de 2013 a las 22:40
Gabriel: entonces, sería imposible
El problema viene cuando algo puede suceder con probabilidad muy baja. Tarde o temprano ha de hacerlo. Por ejemplo, la vida podría ser uno de esos sucesos.
O cuando cierta desintegración de una partícula que podría darse, no se da nunca. Entonces los físicos buscan rápidamente una razón de por qué no se da. Si no hay algo que lo prohiba, debe darse tarde o temprano.
Salud!
El día 16 de mayo de 2016 a las 13:05
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