Un viaje interplanetario relativista.

Si no te importara hacer un viaje sólo de ida en el tiempo, podrías circunnavegar todo el universo conocido en tu tiempo de vida.
Para ello, no necesitarías superar la velocidad de la luz: es suficiente con aproximarte a ella.

Albert Einstein

Si no meto la pata con nada, hasta podría ser que el doctor Einstein aprobara el post de hoy.

La semana pasada, hicimos un viaje a la velocidad de la luz desde el Sol hasta los ojos con dispensa del doctor Einstein. Tengo que confesarte una cosa: no contaba con la dispensa del doctor Einstein. :-( Así que hoy me propongo desagraviarle. Para ello, vamos a estudiar cómo podríamos hacer un verdadero viaje interplanetario respetando escrupulosamente su Teoría de la Relatividad y viendo lo que sucedería durante el mismo. Y la facilidad con que, una vez alcanzada esa tecnología, tal viaje interplanetario podría convertirse en un viaje intergaláctico e incluso de circunnavegación universal… que podrías completar en tu tiempo de vida. Eso sí: el billete es sólo de ida. Sólo de ida en el tiempo, quiero decir.

La Teoría de la Relatividad y la nave espacial Abbás ibn Firnás.

¿Qué clase de vehículo podríamos utilizar en este viaje? Es obvio que hoy no existen las tecnologías necesarias para diseñarlo, aunque el estado actual de la ciencia ya permite postular algunas posibilidades. Así pues, vamos a crear una nave especulativa –pero científicamente rigurosa– a la que me permitiré bautizar con el nombre del compatriota andalusí Abbás ibn Firnás; uno de los pocos nacidos en la Península Ibérica que da nombre por sus propios méritos a un objeto extraterrestre notable. Cosas de este país. Y a fin de cuentas, resulta bastante probable que su primer vuelo acabase igual que los del viejo químico rondeño. :-D

Próximamente te contaré los detalles tecnológicos de la Abbás ibn Firnás, pero por el momento confórmate con saber que se trata de una nave a propulsión constante, con enorme empuje total e impulso específico, correctamente blindada, equipada y capaz de alcanzar 0,999c. Oséase, el 99,9% de la velocidad de la luz. Con ella, nos encontramos establecidos en una órbita de estacionamiento alrededor de la Tierra. Y para situarnos en su cabina de mandos vamos a utilizar la aplicación Real Time Relativity, desarrollada por el equipo del profesor Craig Savage, del Departamento de Ciencia Cuántica, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad Nacional de Australia. Esto viene a ser un simulador especializado en expresar correctamente los efectos relativistas a bordo de un vehículo que viaje a velocidades próximas a las de la luz. Puede que tengas que ajustar un poco tu monitor o la iluminación ambiental para ver bien las siguientes imágenes, que he preferido conservar sin retocar para mantener el realismo.

La Abbás ibn Firnás en una órbita de estacionamiento próxima a la Tierra.

Vista desde la nave especulativa Abbás ibn Firnás, en una órbita de estacionamiento próxima a la Tierra. Nuestro punto de partida.

Instrumentos básicos de la Abbás ibn Firnás

Fíjate en los siguientes instrumentos básicos. En la primera fila, "speed" indica la velocidad como una fracción de la velocidad de la luz en el vacío (0.5c sería la mitad de la velocidad de la luz). En la última fila, "location" indica nuestra posición con respecto a un punto de referencia en el Sol, expresada en segundos-luz (al hallarnos cerca de la Tierra estamos a 499 segundos-luz del Sol, ¿recuerdas?). En la fila de en medio, "world time" indica el tiempo en segundos transcurrido para el resto del mundo y "proper time" el que ha pasado a bordo de nuestra propia nave. Como ahora estamos esencialmente detenidos, ambos son iguales.

¿Y qué es esto de los efectos relativistas? Bueno, vamos a ver. En primer lugar, rompamos una concepción equivocada que se tiene a veces: eso de que hay una física relativista o una mecánica cuántica contra una física clásica o algo parecido. Esto no va así y nunca lo ha hecho. En realidad, la Relatividad es una generalización de la clásica o, si lo prefieres, la física clásica (newtoniana y tal) constituye un subconjunto de la Teoría de la Relatividad (y también de la mecánica cuántica). No son opuestas ni contradictorias: una engloba a la otra, mejorándola y haciéndola más exacta.

Por ejemplo: la física clásica estudia bien los fenómenos que suceden a velocidades bajas y nos apañamos muy bien con ella durante algunos siglos. Pero es incapaz de explicar los que ocurren a velocidades altas. Con la Teoría de la Relatividad, se estudian más exactamente tanto los fenómenos que suceden a velocidades bajas como los que suceden a velocidades altas; lo que ocurre es que a velocidades bajas los resultados aportados por la Teoría de la Relatividad coinciden a grandes rasgos con los aportados por la física clásica. Entonces, por simplicidad, se usa la física clásica, que es más sencilla. Pero la Relatividad está ahí detrás, agazapada.

Dicho en términos sencillos: a bajas velocidades, los resultados obtenidos por la física newtoniana y la relativista coinciden esencialmente. A altas velocidades, sin embargo, difieren. La observación y la experimentación nos permiten concluir que es la Relatividad quien lleva razón en esa diferencia: por ejemplo, incluso a velocidades tan lejanas de la lumínica como las que caracterizan a los satélites artificiales del presente, resulta necesario sincronizar a menudo sus relojes debido a la dilatación temporal. Por eso decimos que la Relatividad incluye y mejora a la clásica. Cuando estas diferencias se tornan evidentes a los sentidos e instrumentos humanos, hasta el punto de constituir un orden de fenómenos totalmente distinto al clásico, hablamos de la aparición de fenómenos relativistas (como la mencionada dilatación temporal). Pero, estrictamente hablando, esos fenómenos relativistas estuvieron siempre ahí; sólo que no eran evidentes. Desde una perspectiva más amplia, sería mejor decir que aparecen fenómenos clásicos (los corrientes que estamos acostumbrados a ver) en un subconjunto de resultados de la Teoría de la Relatividad: por ejemplo, a baja velocidad.

Una nota sobre la palabra ‘teoría’.

A todo esto, quisiera recordarte algo sobre la palabra teoría. En español, teoría tiene varios significados distintos, y dos de ellos sí que son contrapuestos. Uno, en lenguaje vulgar o tradicional, equivale a «conjetura», o «especulación» o «suposición»: como cuando alguien dice «¡eso sólo son teorías!». El otro, en lenguaje riguroso y científico, significa exactamente lo contrario: una teoría científica constituye el nivel superior del conocimiento, superior incluso a la ley; de hecho, una teoría científica es un conjunto de leyes y conceptos organizados en un orden mayor del conocimiento verificado o al menos verificable experimentalmente. Por ejemplo, partes sustanciales de la Teoría de la Relatividad han sido demostradas más veces y más a fondo que la mismísima Ley de la Gravitación Universal.

En palabras de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos,

«La definición científica formal de ‘teoría’ es muy diferente del sentido cotidiano del término. Se refiere a una explicación detallada de algún aspecto de la naturaleza que se apoya en un vasto cuerpo de pruebas. Muchas teorías científicas están tan bien establecidas que pocas evidencias nuevas podrían alterarlas sustancialmente. Por ejemplo: ninguna evidencia nueva demostrará que la Tierra no gira alrededor del Sol (teoría heliocéntrica), o que las cosas vivas no están compuestas de células (teoría celular), que la materia no esté compuesta de átomos (teoría atómica) o que la superficie terrestre no esté dividida en placas sólidas que se han desplazado a lo largo de periodos de tiempo geológicos (teoría de la tectónica de placas). Al igual que estas otras teorías científicas fundacionales, la teoría de la evolución está apoyada por tantas observaciones y experimentos confirmadores que los científicos tienen la confianza en que sus componentes básicos no serán revocados por nuevas pruebas.»

Por su parte, la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia nos lo explica así:

«En las novelas detectivescas, una ‘teoría’ es poco más que una conjetura, a menudo basada en unos pocos hechos circunstanciales. En ciencia, la palabra ‘teoría’ significa mucho más. Una teoría científica es una explicación bien sustentada de algún aspecto del mundo natural, en base a un conjunto de hechos que se han confirmado repetidamente mediante la observación y la experimentación. Tales teorías apoyadas en hechos no son ‘conjeturas’ sino descripciones fiables del mundo real.»

Es cierto que a veces se ha abusado de la palabra teoría para dar unte a hipótesis en distintos estados de verificación o refutación. Pero esto es la excepción, no la norma. También existen algunos flecos epistemológicos sobre los límites de la teoría como orden superior del conocimiento. A efectos prácticos, en la inmensa mayoría de los casos que te encontrarás a lo largo de tu vida puedes considerar la expresión teoría científica como sinónimo de conocimiento demostrado sin mucho temor a equivocarte (siempre que esté correctamente estudiada y referenciada). Como ocurre, por ejemplo, con la Teoría de la Relatividad. En términos generales, puedes permitirte una sonrisa a costa de quienes digan «¡eso sólo son teorías!» refiriéndose a una teoría científica. No olvides sacarles de su error.

¿Un ejemplo de teoría científica a la que difícilmente se puede considerar teoría verdadera? Pues la Teoría de Cuerdas, por ejemplo, pese a su popularidad. ¿Por qué? Porque algunos de sus aspectos más importantes no son falsables ni han sido demostrados (ni es probable que ocurra en un largo periodo). Con la única excepción de algunas cuestiones vinculadas a la correspondencia AdS/CFT, no realiza ninguna predicción verificable. Se trataría más bien de un modelo o una hipótesis compleja, que puede ser verdadera o falsa, pero desde luego no reúne todavía la clase de confirmación exigible a una auténtica teoría científica.

Por otra parte, todas las llamadas ciencias blandas permiten en sus teorías un grado mayor de especulación, a diferencia de los estrictos criterios utilizados en las duras (física, química, astronomía, geología y biología). Esto no quiere decir que las teorías blandas sean necesariamente falsas o exclusivamente especulativas: sólo que sus conclusiones rara vez gozan de la misma exactitud y certeza. Una diferencia sustancial entre ambas es que las blandas tienden a preferir el análisis cualitativo, mientras las duras se apoyan sobre todo en el cuantitativo.

Planeando nuestro viaje en la Abbás Ibn Firnás.

Mapa superior del sistema solar el 6 de agosto de 2020.

El sistema solar tal como estará a las 00:00 UTC del 6 de agosto de 2020, en vista superior. Simulador del sistema solar, NASA. (Clic para ampliar)

Hecha esta aclaración, sigamos adelante. Nos proponemos realizar un viaje desde la órbita de la Tierra hasta la de Plutón, lo más cerca que podamos de la velocidad de la luz. Después, regresaremos a la Tierra para almorzar. Cuando pasemos por Saturno, nos detendremos unos momentos para tomar algunas mediciones. Puesto que a altas velocidades maniobrar resulta muy complicado y se viaja fundamentalmente en línea recta, y dado que con la clase de empuje que nos gastamos podemos obviar en gran medida las órbitas habituales, realizaremos nuestro recorrido en tres tramos rectos: Tierra-Saturno, Saturno-Plutón y Plutón-Tierra. ¿El motivo del viaje? ¡Aprendizaje y placer, claro!

Para ahorrar algo de combustible, hemos elegido un día en que estos tres planetas se hallen bien dispuestos: el 6 de agosto de 2020. En ese momento, Venus, Tierra, Júpiter, Saturno y Plutón estarán en una magnífica alineación. Sí, quizás es un poco pronto para que pueda existir algo como la Abbás ibn Firnás, pero por optimismo que no quede. A fin de cuentas, la semana pasada lo hicimos con trajes de cuero de unicornio translumínico y visores de la isla de San Borondón. ;-)

Esto de la dilatación temporal, que ya mencionamos más arriba, va a producir un fenómeno curioso. Para el resto del mundo, nuestro viaje de ida y vuelta a Plutón va a durar cerca de once horas (la distancia dividida por la casi-velocidad de la luz), con lo que si salimos a las 00:00 UTC, regresaríamos a la Tierra más o menos a la hora del almuerzo (lo que en España llamamos almuerzo, lector latinoamericano ;-) ). Sin embargo, este efecto relativista va a contraer el tiempo a bordo de la Abbás ibn Firnás, con lo que para nosotros habrá transcurrido apenas una hora: regresaremos justo a tiempo para un resopón de madrugada. Lo iremos viendo sobre la marcha.

¡Allá vamos!

La Dirección Global de Tráfico ha establecido una velocidad máxima de un 20% de la velocidad de la luz en las cercanías de los planetas habitados. Y no sabes las multas que clavan, por no mencionar que los puntos del carné de pilotar se te quedan en números imaginarios (imagina que algún día lo recuperas, tralará…). Así que vamos a respetar escrupulosamente esta limitación: aunque hemos dotado a la Abbás ibn Firnás con un impulsor experimental que posee una capacidad de aceleración asombrosa (de hecho, también imaginaria, al igual que el mecanismo para que no nos aplaste…), saldremos poquito a poco. Además, esto nos permitirá observar el primer fenómeno relativista curioso, que se vuelve evidente incluso a velocidades tan bajas. Поехали!

Le damos un poquito de gas a los impulsores y pronto comenzamos a alejarnos del sistema Tierra-Luna. Entonces, al mirar hacia atrás, vemos que está ocurriendo algo extraño. ¿No parece todo ahora como… como oscuro y rojizo?

Partida de la Tierra con la Abbás ibn Firnás: corrimiento al rojo.

Partimos en dirección a Saturno, a poco menos del 20% de la velocidad de la luz. Al mirar hacia atrás para despedirnos de la Tierra, observamos que todo parece como más oscuro y rojizo.

Este corrimiento al rojo a nuestra espalda es el primer fenómeno relativista notable que vamos a observar. Si tuviéramos un objeto delante, veríamos que éste se ha corrido al azul. Pero ahora, frente a nosotros, sólo hay ya espacio interplanetario; así que por el momento no te lo puedo enseñar (lo veremos más adelante, cuando nos estemos aproximando a Saturno). Esta transformación de colores obedece al efecto Doppler, ese que hace que oigamos el ruido de un vehículo más agudo cuando se acerca y más grave cuando se aleja; sólo que bajo la forma de efecto Doppler relativista. La razón es bastante sencilla: cuando se mueve un emisor de ondas (de sonido, de luz, las que sean), estas ondas tienden a quedar comprimidas en el sentido de la marcha (lo que equivale a una menor longitud de onda, o sea una frecuencia mayor) y a quedar expandidas hacia atrás (con mayor longitud de onda, es decir, a frecuencia menor).

Efecto Doppler

Efecto Doppler

Por tanto, cuando estamos delante de un objeto que viene hacia nosotros percibimos las ondas que emite a una frecuencia superior. Y cuando se aleja, a una frecuencia inferior. El efecto Doppler aplicado a la luz provoca el corrimiento al rojo estelar que nos permitió descubrir que este es un universo en expansión, y también nos permite calcular las distancias a estrellas y galaxias remotas (porque la longitud de onda aumenta de manera conocida, y eso se puede medir). Si alguna parte del cosmos visible no estuviera expandiéndose o estuviéra contrayéndose, no observaríamos corrimiento al rojo u observaríamos corrimiento al azul (es decir: la longitud de onda percibida se reduciría). Pero tal cosa no sucede en ningún lugar observado jamás.

Y es que el efecto Doppler se produce tanto si se mueve el objeto emisor de ondas como si se mueve el receptor (nosotros). Da igual si el emisor se aleja de nosotros o nosotros de él: la longitud de onda percibida aumentará, desplazándose hacia los graves (si es un sonido) o hacia los rojos (si es luz). Lógicamente, tanto si el emisor se acerca a nosotros como si nosotros nos acercamos a él, la longitud de onda percibida se reduciría, desplazándose hacia los agudos (si es un sonido) o hacia los azules (si es luz).

Miremos de nuevo hacia adelante. Como ya nos hemos alejado lo suficiente de la Tierra, la Dirección Global de Tráfico ya nos permite acelerar a velocidades muy superiores. Conforme nos acercamos a la mitad de la velocidad de la luz, parece como si toda la luz y las estrellas que hay delante de nosotros se comprimieran hacia un lugar brillante, directamente al frente:

Vista hacia adelante a la mitad de la velocidad de la luz.

Vista hacia adelante a la mitad de la velocidad de la luz.

Mientras que, si miramos hacia atrás, ese oscurecimiento que ya habíamos observado junto con el corrimiento al rojo aumenta más y más. Las estrellas parecen haberse desplazado hacia el frente. La Tierra se distingue a duras penas ahora, negruzca y tan rojiza que su luz se corre rápidamente hacia el infrarrojo, invisible para nuestros ojos:

Vista hacia atrás a la mitad de la velocidad de la luz.

Vista hacia atrás a la mitad de la velocidad de la luz. Quizás tengas que ajustar el monitor o la luz ambiente para distinguir la Tierra, fuertemente corrida al rojo por efecto Doppler relativista y oscurecida por aberración estelar.

Cuando alcanzamos el 80% de la velocidad de la luz, este efecto es ya clamoroso:

Vista hacia adelante al 80% de la velocidad de la luz.

Vista hacia adelante al 80% de la velocidad de la luz.

Mientras que, si miramos ahora hacia atrás, ya no se ve absolutamente nada y seguiremos sin verlo mientras prosiga el viaje a estas velocidades:

Vista hacia atrás al 80% de la velocidad de la luz.

Vista hacia atrás al 80% de la velocidad de la luz.

Este fenómeno de «distorsión de la luz hacia el sentido de la marcha» se llama aberración estelar, que en su variante relativista es directamente proporcional a la velocidad con que nos movemos hacia estas estrellas. Se entiende muy bien con el famoso ejemplo del tren que viaja en un día lluvioso pero sin viento; supongamos que nos subimos a este ferrocarril y tomamos asiento de ventanilla. Mientras el tren permanezca detenido en la estación, veremos caer la lluvia así:

Caída de la lluvia a velocidad 0.

Caída de la lluvia a velocidad 0.

En cuanto el tren se ponga en marcha, nos parecerá que las gotas de agua comienzan a caer con un cierto ángulo. Cuando la velocidad del tren iguala a la velocidad de caída de la lluvia (imagen central, abajo), este ángulo es de 45º exactos. Cuanto más rápido vayamos, más observaremos este efecto; y a gran velocidad, se nos antojará que caen casi horizontales aunque en todo momento la lluvia está cayendo directamente hacia abajo:

Caída de la lluvia a distintas velocidades

Caída de la lluvia a distintas velocidades

Por su parte, al maquinista le parecerá que la lluvia cae hacia él, cada vez más y más horizontal, procedente de un punto central en el cielo. Y el factor que se ha escaqueado un ratillo en la cabina del final, mirando hacia atrás, tendrá la impresión de que ninguna gota de agua cae hacia el tren. Sustituyendo las gotas de agua por haces de luz, empezaremos a comprender por qué si miras hacia atrás ya no se ve nada (ningún haz de luz alcanza tus ojos); mientras que en el puesto de conducción frontal, toda la luz parece proceder más y más de un solo punto central. Conforme seguimos acelerando, este efecto se va volviendo más evidente.

La aberración óptica clásica, que parece desplazar la posición de las estrellas en el cielo, funciona igual que estas gotas de lluvia. Pero la aberración relativista requiere algo más. Como nada puede viajar más rápido que la luz en el vacío, incluso viajando a la velocidad de la luz (si fuera posible) tendríamos la sensación de que la luz se inclina en un ángulo de 45º (nuestra velocidad sería igual a la «velocidad de caída» de la luz). Sin embargo, en Relatividad hay que aplicar la llamada transformación de Lorentz. Entonces, el ángulo de incidencia aparente de la luz vuelve a reducirse, aproximándose a cero: exactamente igual que pasa con las gotas de lluvia cuando nuestro ferrocarril circula a alta velocidad. El resultado final, combinado con el efecto Doppler que vimos más arriba, viene a ser como sigue:

Resultado combinado del efecto Doppler y la aberración relativista en una nave que se aproxima a la velocidad de la luz.

Resultado combinado del efecto Doppler y la aberración relativista en un objeto que se aproxima a la velocidad de la luz. El punto azul es nuestra nave espacial.

Instrumentos de la Abbás ibn Firnás a 0.8c.

Instrumentos de la Abbás ibn Firnás al 80% de la velocidad de la luz. Va observándose la dilatación temporal: el tiempo de a bordo ("proper time") ya no se corresponde con el "tiempo del mundo" ("world time").

Ahora vamos a fijarnos por un instante en el panel de instrumentos de la Abbás ibn Firnás, que podemos ver a la izquierda. Hemos recorrido los primeros cien segundos-luz, unos treinta millones de kilómetros, pero esto no es lo más notable. Lo más notable es que el tiempo de a bordo ya diverge claramente del tiempo exterior. En la Tierra han transcurrido 188 segundos desde nuestra partida, pero para nosotros han pasado sólo 149. Ya apuntamos este asunto más arriba: estamos ante la dilatación temporal. Y también ante la compresión espacial: si alguien nos viera pasar desde fuera, le daría la impresión de que estamos como achatados o comprimidos en el sentido de la marcha.

¿Cómo es esto posible? Venga, va, esta es la rayada padre de la Relatividad, que mucha gente acepta porque le dicen que es así pero no se lo acaba de creer aunque –como te conté más arriba– obligue a estar ajustando constantemente los relojes de los satélites. Hasta en aviones se ha llegado a medir. Bien, tenemos un problema aquí: esto no se puede explicar, ni siquiera contar el porqué, sin introducir todo el aparato matemático de la Teoría de la Relatividad. Por suerte, para al menos relatárnoslo, contamos con nuestro añorado amigo Carl Sagan; no voy a tratar yo de repetir torpemente en unas pocas líneas lo que él narró genialmente:


Carl Sagan hablando sobre la Relatividad en Cosmos (ve siguiendo las partes consecutivas).

De paseo por el sistema solar.

Hemos seguido acelerando la Abbás ibn Firnás hasta su velocidad de crucero, que es el 99,9% de la velocidad de la luz. Todos los efectos mencionados anteriormente se han magnificado muchísimo y lo que podemos ver ahora desde nuestro puesto de mando es esto:

Vista frontal al 99,9% de la velocidad de la luz.

Vista hacia adelante al 99,9% de la velocidad de la luz.

La aberración relativista resulta ahora enorme y la dilatación temporal es tal que por cada segundo a bordo transcurren unos 23 en la Tierra. Este efecto túnel de luz se debe fundamentalmente a la aberración. A esta pavorosa velocidad, de unos 299.500 kilómetros por segundo, nuestro sistema solar se convierte en un sitio pequeño. Estamos dando un paseo por el barrio para abrir el apetito, como si dijéramos. Enseguida tenemos que empezar a frenar, porque nos estamos acercando ya a Saturno… y frenar una cosa que avanza al 99,9% de la velocidad de la luz requiere tanto tiempo y energía como acelerarla.

¡Ahí está! Qué bonito es, ¿verdad? Como te dije, lo vemos fuertemente corrido al azul debido al efecto Doppler, puesto que aún nos estamos aproximando a él al 41% de la velocidad de la luz:

Aproximación a Saturno al 41% de la velocidad de la luz.

Aproximación a Saturno al 41% de la velocidad de la luz.

Seguimos frenando para sobrepasarlo a una velocidad inferior al 1% de la lumínica, con objeto de tomar esas medidas que queríamos hacer. Al reducir la velocidad, los efectos relativistas van desapareciendo y Saturno se nos presenta en todo su esplendor y con su color habitual:

Llegada a Saturno a 0,001c.

Llegada a Saturno al 0,001 % de la velocidad de la luz, es decir, unos 10.800 km/h (3 km/s).

Fijándonos en los instrumentos, observamos que –incluyendo la aceleración, el frenado y alguna otra pequeña maniobra– en la Tierra han transcurrido 4.500 segundos desde nuestra partida: una hora y cuarto. Sin embargo, a bordo sólo han pasado 701 segundos, poco más de once minutos. Este es el efecto de la dilatación temporal, que nos permitiría circunnavegar el universo conocido en pocas décadas utilizando una nave sólo un poco más rápida que la Abbás ibn Firnás, aunque la Tierra, el sistema solar, la galaxia y el universo conocido se hubieran reducido a polvo cósmico mientras tanto.

¿Más rápida que la Abbás ibn Firnás, capaz de viajar al 99,9% de la velocidad de la luz en el vacío? Sí. Como hemos dicho, al 99,9%, cada segundo a bordo equivale a unos 23 segundos exteriores. Y, por tanto, y un año a bordo son veintitres años para el resto del mundo. Bien: pues al 99,99%, un decimal más, cada año nuestro equivaldría a 71 años en el exterior. Al 99,99999999%, a setenta mil años. Y al 99,9999999999999%, a dos millones y medio de años. Es decir: con esta última velocidad, podríamos llegar a la galaxia Andrómeda en menos de un año de viaje para nosotros, aunque en el resto del universo hubieran pasado los dos millones y medio enteros.

Esto de la dilatación temporal relativista lo vamos a ver aún mejor conforme completemos nuestro viaje. Muy bien: ya hemos medido lo que queríamos medir aquí y aceleramos de nuevo para seguir hacia Plutón. Al alejarnos, igual que sucediera cuando salimos de la Tierra, miramos hacia atrás y vemos cómo Saturno se corre al rojo mientras la luz vuelve a distorsionarse hacia el sentido de la marcha:

Partida de Saturno a 0,15c, mirando hacia atrás.

Partida de Saturno al 15% de la velocidad de la luz, mirando hacia atrás.

También observamos cómo se oscurece, debido a la aberración óptica que tiende a concentrar la luz hacia el sentido de la marcha. Muy bien, pues ahora viene un tramito largo. Nos vamos hasta Plutón, que está a unos 5.750 millones de kilómetros de la Tierra y 4.470 millones de nuestra posición actual. Lo recorreremos al 99,9% de la velocidad de la luz, teniendo de nuevo como único paisaje el túnel de luz que observamos más arriba.

Como vamos a tardar un ratito en llegar, aprovecharé para mencionarte otro efecto óptico relativista que no vamos a ver durante este viaje, porque ya me he encargado de que no nos cruzáramos con nada por el camino. Este fenómeno es la rotación de Terrell, que se produce cuando un objeto pasa ante nuestros ojos a velocidades relativistas. En este caso, debido a fenómenos muy parecidos a los que estamos observando, el objeto aparece distorsionado, girado con respecto a nuestra posición y oscurecido:

Rotación Terrell

La rotación de Terrell. En la imagen superior, un tranvía pasa ante nuestros ojos a velocidades lentas comunes; no se observa ninguna distorsión notable. En la imagen inferior, el mismo tranvía se desplaza a velocidad relativista: la rotación de Terrell hace que nos presente "girado" con respecto a nuestra posición. La contracción espacial, el efecto Doppler y la aberración óptica, además, lo distorsionan y oscurecen.

Fin del inciso. El trayecto Saturno-Plutón dura diecisiete minutos para nosotros; en la Tierra, sin embargo, han transcurrido otras cuatro horas y cuarto largas. Bien, ahí lo tienes, arriba a la derecha:

En Plutón

En Plutón

Ya, es un planetoide eternamente congelado en los confines del sistema solar. ¿Qué te esperabas? Bueno, venga, vámonos de vuelta para la Tierra, que se hace tarde. Pon a cero los cronómetros para calcular los tiempos del viaje de regreso. Y… ¡adelante!

Universo

Los límites del universo observable se encuentran establecidos actualmente en unos 46.500 millones de años luz. Una nave espacial capaz de mantener una aceleración constante de 1g podría circunnavegarlo entero durante la vida de sus ocupantes humanos.

¿Son posibles estas velocidades? Posibles, en sentido estricto, sí: matemáticamente, no hay ningún problema en acelerar un objeto de manera constante. Si yo acelero una nave espacial a una ge (9,81 m/s2), para que la tripulación vaya cómoda y ni se entere, en cinco años de a bordo (84 para los demás) estaré al 99,9% de la velocidad de la luz. En diez años y pico, al 99,9999999%. En menos de doce, puedo estar al otro lado de la galaxia. En diecisiete y algún mes, al 99,9999999999999%, y habré recorrido más de veinte millones de años luz (en todos los casos, luego necesitaré otro tanto para frenar). En 52 años, aproximadamente una vida adulta humana, podríamos recorrer 439.070 millones de años luz (26 años acelerando y 26 frenando).

Esto conduce a una conclusión curiosa. El radio del universo observable, en estos momentos, es de unos 46.500 millones de años-luz. Y por tanto, aplicando la elemental ecuación P = 2πr, su perímetro es de 292.169 millones de años luz. Esto es: en algo menos de cincuenta y dos años, efectivamente, se puede circunnavegar el universo observable actual entero. Y cuanto mayor es la distancia, más eficaz resulta esta forma de viajar. El universo entero está a nuestro alcance si conseguimos construir una nave capaz de mantener una aceleración sostenida de una ge durante unas décadas.

Y, por supuesto, si no nos importa hacer un viaje sólo de ida en el tiempo: para el resto del cosmos, habrían pasado todos esos miles de millones de años. Como ni conocemos ni sospechamos forma posible alguna de viajar hacia atrás en el tiempo, en el siglo que lleguemos nos quedamos. Por esas fechas, haría ya mucho que nuestro Sol se habría convertido en una enana blanca, pero estaríamos aún muy dentro de la Era Estelífera: en un universo todavía ocupable y utilizable, por mucho.

¿Es realizable una nave espacial así? Puesss… no lo sabemos. :-D Como te dije al principio, con la tecnología actual, desde luego que no. Sin embargo, la ciencia actual ya viene planteando algunas posibilidades muy interesantes, que te contaré cuando hablemos más en profundidad de la Abbás ibn Firnás. Preguntarnos ahora mismo si algún día habrá naves espaciales de empuje constante capaces de aproximarse a la velocidad de la luz sería como preguntarle a un señor del siglo XVII si sería posible construir aviones supersónicos. Bueno, no tanto. Nosotros empezamos a tener algunas aproximaciones. Esto es, pues, algo que pertenece al reino del ya veremos.

Ah, sí, como en el camino de vuelta tenemos que volver a pasar muy cerca de Saturno, vamos a aprovechar para observar la acción de todos estos efectos ópticos relativistas cuando sobrepasamos un objeto próximo. Prepara la cámara y mucha atención, porque el sobrevuelo va a ser muy breve, yendo como vamos de nuevo al 99,9% de la velocidad de la luz. Atención… atención… ¡ya!

Sobrevuelo de Saturno al 99,9% de la velocidad de la luz (toma 1).

Sobrevuelo de Saturno al 99,9% de la velocidad de la luz (toma 1).

Sobrevuelo de Saturno al 99,9% de la velocidad de la luz (toma 2).

Sobrevuelo de Saturno al 99,9% de la velocidad de la luz (toma 2).

Extraño, ¿eh?

El tramo Plutón-Tierra dura diecinueve minutos y medio a bordo de la Abbás ibn Firnás, aceleraciones y frenazos incluidos, pero en la Tierra transcurren otras cinco horas y media largas. Así pues, nuestro viaje hasta los confines del sistema solar se está tomando casi once horas terrestres; y sin embargo, aquí a bordo sólo han pasado cincuenta minutos. Ahora ya estamos llegando a casa y hay radares de la DGT, o sea que reducimos la velocidad por debajo del 20% de la lumínica y nos aproximamos con cuidadito. Podemos ver la Tierra, la Luna y hasta el Sol corridos al azul, pues nos estamos acercando a ellos:

Llegando a la Tierra al 19% de la velocidad de la luz.

Llegando a la Tierra al 19% de la velocidad de la luz.

Y, finalmente, nos establecemos de nuevo en una órbita de aparcamiento alrededor de la Tierra. Los fenómenos ópticos relativistas dejan de ser evidentes (aunque siguen ahí). Ya nos podemos ir a almorzar (según el tiempo terrestre) o a recenar (según nuestro tiempo de a bordo). A tu criterio. El resto del domingo, te lo dejo libre.

La Abbas ibn Firnás se halla ya estacionada en órbita alrededor de la Tierra.

La Abbas ibn Firnás se halla estacionada en órbita alrededor de la Tierra.

Continuará: La nave espacial Abbás ibn Firnás

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¡Qué malo!Pschá.No está mal.Es bueno.¡¡¡Magnífico!!! (79 votos, media: 4,91 de 5)
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