La teoría de la relatividad: ¿Cómo podríamos apreciar lo maravillosa que es? En su libro Relatividad para principiantes 1 Shahen Hacyan, Relatividad para principiantes, La ciencia para todos 78, México: Fondo de Cultura Económica, 1978., el doctor Shahen Hacyan no se limita a explicarnos lo que es, sino que discute lo que podría ser, permitiéndonos comprenderla mejor.
En una de estas discusiones, el profesor Hacyan nos habla sobre una aplicación de la relatividad «a un tema que, si bien no es de uso práctico por ahora, podrá ser muy importante en el futuro y es bien conocido a través de los libros y películas de ciencia ficción: los viajes interestelares».
Este tema es, sin duda, muy interesante y me propongo hablar un poco más sobre él, así como otro asunto que el profesor Hacyan apenas toca, pero que también resulta sumamente atractivo para la ciencia ficción y la imaginación: los viajes en el tiempo.
¿Qué tan lejos puede llegar a ser «muy lejos»?
El doctor Hacyan nos dice que «al tratar distancias cósmicas utilizaremos el año luz como unidad de medida [que] es la distancia recorrida por la luz en un año y equivale a unos nueve billones de kilómetros». Ahora bien, nuestro Universo probablemente tiene billones de años luz de diámetro, así que podríamos decir que es muy grande; pero la pregunta es: ¿Qué tanto? ¿Qué tan grande es un año luz? ¿Y un billón cuánto es?
Para hablar de los viajes interestelares de una manera real, necesitamos comprender, primero, la increíble longitud entre las estrellas.
Empecemos desde abajo: la luz viaja muy rápido. En un segundo recorre nada menos que 299,792.5 kilómetros, que es una distancia suficiente para darle la vuelta a la Tierra más de siete veces. Denle tan sólo unos ocho minutos y la luz llegará hasta nuestro Sol —unos 90 millones de kilómetros—; una hora y habrá llegado más lejos que Júpiter; un día y habrá recorrido dos veces el diámetro de nuestro Sistema Solar. En fin, si viaja durante todo un año, la luz recorrerá 9,460’563,614 kilómetros, que es una distancia tan grande que ni siquiera podemos apreciarla. Eso es un año luz 2 Se trata de una medida de distancia, no de tiempo..
Ahora que ya sabemos que un año luz tiene más de nueve billones de kilómetros, sólo necesitamos saber qué tan grande es un billón.
Veamos, imaginen que alguien les ofrece el siguiente trato: tengo un billón de monedas de un peso y necesito acomodarlas en torrecitas de 100 pesos cada una. Si las acomodan todas, les regalo la mitad. ¿Qué les parece? ¿Aceptarían el trato? Después de todo, parece prometedor, ¿no? Quinientos mil millones de pesos por un rato de trabajo. Pero, ¿qué tanto tiempo nos tardaríamos en realidad? Se los voy a decir de un golpe: si acomodáramos una moneda por segundo, lo que es bastante rápido, completaríamos el trabajo en unos 32 mil años. De modo que un billón también es algo grande, ¡imagínense lo lejos que es un año luz, que tiene nueve de éstos!
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Ahora sí podemos hablar de las distancias entre las estrellas sin tratarlas a la ligera. Muy bien, empezaremos por la más cercana: Proxima Centauri, que está a unos 4.3 años luz de distancia. Muchas estrellas se encuentran dentro de un radio de 100 años luz de nuestro Sol. Solamente nuestra galaxia mide como 100 mil años luz de lado a lado. Millones de estrellas, que sólo podemos ver con nuestros telescopios más potentes, están a miles de millones de años luz de distancia, así que ya podemos comenzar a apreciar lo que nos separa de algunas de las galaxias más remotas.
¿Será posible alcanzar las estrellas?
Una de las velocidades más altas que han logrado los objetos hechos por el hombre la alcanzó la sonda especial Helios-B, que en 1976 se movió alrededor del Sol a una velocidad de 68.4 kilómetros por segundo.
A esta velocidad podríamos viajar desde México hasta Acapulco en sólo seis segundos. ¿Sería suficiente con esto? Pues no. Para llegar a Proxima Centauri viajando a esta velocidad necesitaríamos 22,800 años. Lo cual es mucho hasta para Matusalén. Necesitamos ir más rápido todavía.
Si las distancias interestelares son tan grandes, más vale que hallemos una manera muy rápida de viajar, si es que queremos alcanzarlas.
En este punto alguien podría decir que si Proxima Centauri se encuentra a 4.3 años luz, por qué no viajamos a una velocidad de un año luz por hora y nos quitamos de problemas. Por desgracia, esto es más fácil escribirlo que hacerlo. Resulta que la teoría de la relatividad implica, según nos dice el doctor Hacyan, que «la velocidad de la luz es una barrera natural a todas las velocidades en la naturaleza: todo cuerpo masivo está restringido a moverse más lentamente que la luz». Esto se ha comprobado muchas veces, de muchas maneras y por mucha gente, así que ningún físico espera que se sobrepase la velocidad de la luz algún día.
Entonces, esto significa que la velocidad más alta que podría alcanzar una nave espacial es de 299,792.5 kilómetros por segundo. A este paso se necesitarían 4.3 años para llegar a la estrella más cercana; 30 mil años para alcanzar el centro de la galaxia; 300 mil años para darle una vuelta completa; 2’300,000 años para llegar a la galaxia Andrómeda; 1,000 millones de años para alcanzar el quasar más cercano 3 Cuerpo celeste de pequeño diámetro y gran luminosidad que emite grandes cantidades de radiación en todas las frecuencias. Es el tipo de astro más alejado en el universo.; 10,000 millones de años para llegar al más lejano y tal vez 40,000 millones de años para darle al Universo una vuelta completa.
La velocidad de la luz, que es muy alta, resulta demasiado baja para los viajes interestelares.
¿Qué tal? Parece que, a pesar de lo gigantesco que es nuestro Universo, estamos atrapados en nuestro Sistema Solar. Pero, ¿es ésta la última palabra? No, seguramente muchos habrán oído hablar, ya sea en algún libro o película, sobre lo que los escritores de ciencia ficción llaman el «hiperespacio», una especie de pasaje para llegar de un lugar a otro en un tiempo prácticamente cero.
Stephen Hawking, en Historia del tiempo, nos habla de una idea que la ciencia ficción tiene para aprovechar las dimensiones extra de espacio-tiempo que recién han propuesto algunas teorías modernas: «La idea de la ciencia ficción es que tal vez se pueda tomar un atajo a través de una dimensión superior. Es posible imaginárselo de la siguiente manera: supongamos que el espacio en que vivimos tiene sólo dos dimensiones y está curvado como la superficie de una argolla de ancla o el cuerno de un toro —una dona—. Si se estuviese en algún lugar del lado interior del anillo y se quisiese ir a un punto situado enfrente, se tendría que ir alrededor del lado interior del anillo. Mas, si uno fuese capaz de viajar en la tercera dimensión, podría cortar en línea recta.»
Éste quizá no sea un panorama muy prometedor, pero no todo está perdido. Si quieres adentrarte aún más sobre esta teoría, el efecto relativista y los viajes en le tiempo, consulta este texto en el libro La ciencia platicadita de Algarabía Editorial.
Escucha y conoce más de Relatividad para principiantes.
Si quieres ver cómo son las distancias entre los planetas del sistema solar puedes visitar éste sitio, donde la luna es un pixel.
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