Reactor de Efecto Túnel Cuántico Capt. 2

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Reactor de Efecto Túnel Cuántico Capt. 2

On febrero 17, 2013, Posted by , in Ciencia, tags , With No Comments

Siguiendo con la sección ciencia, publicamos hoy un artículo dividido en dos partes, esta es la segunda, sobre Viajes por el espacio y el principio Reactor de Efecto Túnel Cuántico, interesante teoría de nuestro compañero Iñaki Campomanes.

La Imagen, es de una estructura de Calabi-Yau, la representación gráfica de una estructura n-dimensional cuyas propiedades matemáticas son compatibles con el modelo de teoría de cuerdas sobre el que descansan las dimensiones adicionales.

Las leyes que no lo eran.

Puede que el amable lector se sienta frustrado en este punto. Al fin y al cabo, tenemos grabadas en la mente los conceptos sobre tiempo y espacio, sobre gravedad, luz, electromagnetismo, mecánica, biología… Todos esos conceptos que entendemos son la base del universo e inamovibles. Pero la física teórica está comenzando a desvelar que nuestra seguridad sobre estos temas es ficticia, es una imagen proyectada por una visión del universo que contemplamos con nuestros sentidos, pero que en su base son de una naturaleza totalmente ajena a nuestros conceptos cotidianos.

De la misma forma que Einstein demostró que nuestro concepto del espacio y el tiempo eran relativos y no absolutos, como hasta entonces se había creído, la física de finales del siglo XX y principios del XXI comienza a vislumbrar que nuestros bien establecidos conceptos de leyes inamovibles de la naturaleza son simplemente situaciones temporales con unos valores arbitrarios, en un universo concreto de entre miles de millones posibles que tienen cada uno de ellos sus propios conjuntos de leyes y en consecuencia sus propias estructuras. Vamos a verlo.

Megaversos y valles poblados.

Uno de los conceptos más audaces de la actual física teórica está relacionada precisamente con el concepto de megaverso, también conocido como multiverso, según el cual vivimos en una burbuja espacio-temporal dentro de una cantidad ingente de universos posibles, cada uno de ellos con sus propias leyes físicas.

Cada uno de esos universos se encuentra en lo que se denomina un valle, y cada valle corresponde a un conjunto de leyes físicas que están en relación con la energía de vacío de ese valle. Los últimos cálculos sitúan la cantidad en aproximadamente 100 elevado a 500 universos posibles. Para hacerse una idea de lo que eso significa, tomemos como referencia el número de átomos que hay en el universo conocido: 10 elevado a 86. Como podemos ver, todos los átomos de todo el universo conocido, con sus millones y millones de galaxias, son sólo una cifra muy inferior al número de universos posibles. Y cada uno de esos universos conlleva sus propias leyes físicas propias de su estructura. La creación de universos-burbuja. Se entiende por universo-burbuja cada uno de esos universos posibles según las teorías más recientes en física, y cada universo-burbuja dispone, tal como hemos comentado, de sus propias leyes.

La creación de dichos universos no tiene nada de mágico ni especial, sino que es atribuible a un fenómeno físico llamado efecto tunel cuántico.

Este fenómeno se puede dar en cualquier instante y en cualquier punto del universo según explica la mecánica cuántica, originando un nuevo universo-burbuja con un conjunto de leyes físicas distintas del anterior.

Las probabilidades de que ocurran son extremadamente bajas, pero no son igual a cero. Sin duda pueden pasar eones antes de que suceda, pero, como siempre ocurre en mecánica cuántica, es imposible predecir el momento en que sucedería dicho fenómeno.

Nuevas herramientas, nuevas ideas.

La teoría de la relatividad era en su momento y en ciertos aspectos incomprensible para cualquier físico con una mentalidad claramente newtoniana. Incluso podrían haberla calificado de absurda. ¿Tiempo y espacio relativos? ¿La luz con velocidad finita? ¿Dos sucesos que se interpretan de distinta manera en función de la posición y velocidad relativa de los observadores? Son conceptos que aparentemente van en contra del sentido común y la experiencia ordinaria.

Pero cualquier científico abierto de mente está preparado normalmente a aceptar cualquier novedad, por revolucionaria que sea, si se presentan las pruebas científicas adecuadas, y si estas pruebas son rigurosas, siguen el método, y son reproducibles por otros grupos de trabajo. Siempre y sin excepción con total rigurosidad y sin dejarse llevar por pseudociencias y charlatanes. Actualmente, las actuales teorías físicas nos presentan todo un nuevo paradigma de posibilidades mucho más rico y asombroso que lo que muchos pseucientíficos han querido explicar mil veces con teorías sin ningún contenido científico.

Un universo que es en realidad uno entre muchos miles de millones. Y un universo donde las leyes físicas son situaciones temporales de este universo. Se abren ante nosotros casi una infinitud de universos con sus propias leyes. ¿Qué podemos hacer con todo ello? Estudiarlo, analizarlo, obtener respuestas, conclusiones. Por supuesto, pero ¿deberíamos quedarnos ahí?

Física aplicada e ingeniería cuántica.

Naturalmente, la física teórica suele, en última instancia, abrir puertas, aunque no sea su cometido principal. La teoría de la relatividad y la mecánica cuántica han producido en el siglo XX una revolución a una escala como nunca antes se había visto en la ciencia.

Pensemos en la energía nuclear, en las tecnologías de radiografía, tomografía, escáners, pensemos en toda la electrónica actual, por supuesto los ordenadores, los satélites, las comunicaciones, la televisión, el desarrollo de nuevos medicamentos mediante el empleo de biotecnologías, etc etc.

Todos esos desarrollos son causa directa o indirecta de la investigación básica en física teórica de principios del siglo XX. Parece natural, entonces, que las nuevas investigaciones del siglo XXI puedan dar sus frutos en el desarrollo de nuevas tecnologías. La cuestión que se plantea es doble: qué posibilidades hay de finalizar estas investigaciones de forma exitosa, y qué tecnologías podrían ser desarrolladas como consecuencia de las mismas.

Para el primer caso se trabaja muy duro con el fin de progresar hacia un modelo teórico sólido y consistente que pueda ser verificable por medios tecnológicos, o que al menos pueda garantizarse una cierta seguridad de las teorías. Para el segundo caso, las tecnologías posibles, lo cierto es que todavía nos encontramos en un punto muy temprano como para poder prever posibles utilidades prácticas. La imaginación es lo que cuenta. Cuando a finales del siglo XIX le propusieron a un grupo de científicos cómo pensaban ellos que se podría llegar un día a la Luna, todos ellos desarrollaron ideas muy sugerentes, algunas disparatas, otras absurdas, y otras ocurrentes.

Pero ninguno de ellos habló del cohete como medio para alcanzar nuestro satélite, y menos aún del cohete por etapas. Lo que esto quiere decir y nos demuestra, es que la búsqueda de soluciones para un desafío, conlleva desarrollar muchas ideas, y luego, puede que ninguna de ellas sea la correcta, a favor de otra solución mucho más evidente y práctica, pero que simplemente no se consideró en su momento.

Puede que, en estos momentos, nos estemos adentrando en una situación parecida. Puede que estemos viendo las primeras investigaciones que abrirán nuevas puertas al universo. Pero, en este caso, se trata de universos, y del tejido mismo del espacio y el tiempo. ¿Podríamos aprovecharlo de algún modo? Vamos a hacer algo similar a lo que hicieron esos científicos.

A la luz de las actuales teorías de física, nos proponemos realizar un sencillo ejercicio de pura imaginación y especulación intentando contestar a la pregunta ¿cómo viajará el ser humano a las estrellas? Es un ejercicio sin ningún otro objetivo que pensar en una posibilidad de futuro que, como les pasó a los científicos del siglo XIX, no tendrá mayores consecuencias que incentivar la imaginación. Pero también servirá para especular un poco sobre qué podría depararnos el futuro. Al fin y al cabo, “la imaginación al poder” siempre ha sido un lema que ha merecido la pena tener en cuenta.

Hipótesis sobre el Reactor de Tunel Cuántico.

Es posible que las investigaciones actuales sobre física teórica lleven a nuevos caminos, a nuevas fronteras de la ciencia que permitan desarrollar tecnologías que vayan más allá de todo lo visto hasta ahora. Una de esas fronteras sería un sistema capaz de superar las limitaciones físicas que impone la teoría de la relatividad. Puede parecer que violar la velocidad de la luz sea una falacia. Y lo es. Pero también es cierto que la teoría de Einstein no es la última palabra en ciencia, como no lo es ninguna teoría.

Por supuesto, no estamos diciendo que la teoría sea falsa, sólo decimos que la teoría imposibilita viajar más rápido que la luz, pero no tiene en cuenta otros aspectos actuales de la naturaleza del universo. Además, es una teoría clásica, donde no se tiene en cuenta la mecánica cuántica y todas sus implicaciones. Puede que las actuales investigaciones permitan viajar más allá del tiempo y el espacio en concordancia con los nuevos descubrimientos que actualmente se investigan. Una posibilidad es lo que hemos dado en llamar el reactor cuántico.

Se trataría de un dispositivo que, bajo las condiciones adecuadas, crease un efecto tunel cuántico artificial forzado para la consecución de la creación de un universo burbuja. El reactor crearía una abertura en el tejido del espacio-tiempo a nivel cuántico, la cual englobaría a un vehículo que podría navegar en su interior. Este universo-burbuja forzado tendría unas características físicas acordes con el viaje espacial. Para ello, se modularía una constante cosmológica muy superior a la de nuestro universo, que crearía entonces una fuerza repulsora muy superior.

El secreto de este sistema es que el vehículo espacial no trasgrede la velocidad de la luz, porque el espacio que ocupa se encuentra en nuestro universo y se mantiene en todo momento en una posición estática. Pero la burbuja que rodea el vehículo sí dispone de una constante cosmológica modificada, por lo que genera una fuerza que, convenientemente regulada, tiene la capacidad de trasladar el espacio donde se encuentra el vehículo a unas velocidades muy superiores a la de luz. En realidad, se está portando un área del espacio dentro de una burbuja donde se han modificado las leyes físicas para que sean las adecuadas.

Tres son los elementos fundamentales para un sistema de este tipo:

1- Creación del efecto tunel cuántico forzado: la naturaleza y características que crean un fenómeno de efecto túnel cuántico matemática teórica. La base consiste en la manipulación directa del entorno para recrear las condiciones que permitan forzar el fenómeno de forma artificial y la generación de un área-burbuja, es decir, un entorno donde las condiciones físicas son las requeridas para el transporte.

2- Elección de condiciones ideales: una vez creado el túnel cuántico y el área-burbuja, éste ha de tener las condiciones idóneas para el desplazamiento. Dicho desplazamiento estaría causado por la constante cosmológica promovida por Einstein y que hoy se conoce como energía de vacío o energía oscura, que es la responsable de la expansión acelerada del universo. Por lo tanto, el tunel cuántico tendría que crear un campo donde la constante cosmológica fuese varios órdenes de superior al existente en nuestro universo.

3- Mantenimiento de la estructura del túnel cuántico: el tunel cuántico debe mantenerse en un estado limitado al área circundante del objeto a desplazar. El fenómeno debe ser sostenido, y una vez creado, limitarlo a la zona estimada para el transporte. El vehículo espacial nunca debería entrar en contacto con el universo-burbuja, ya que ello implicaría que la estructura de dicho vehículo se adaptaría a las nuevas leyes físicas. En realidad, la burbuja generada por el tunel cuántico conlleva un desplazamiento del tejido del espacio-tiempo donde se encuentra la nave. Es decir: es el propio tejido del espacio el que sirve de área de seguridad, ya que es el propio tejido del espacio el transportado, y con él, el vehículo en su interior. Y este es el secreto fundamental del concepto. No se trasgrede ninguna norma relativista. El universo se está expandiendo, y hay zonas donde la expansión es tan rápida que supera la velocidad de la luz, por lo que nunca veremos esos objetos más allá de lo que se denomina el horizonte de sucesos.

Pero es el espacio-tiempo el que se expande, lo cual no viola las leyes relativistas. En este ejemplo, seguimos el mismo modelo, pero con un universo burbuja que tiene esa misma propiedad de expansión multiplicada cientos de veces, y que además arrastra a un vehículo espacial en su interior mientras éste se encuentra en realidad inmóvil con respecto a su área circundante. Tanto los objetos como los individuos en su interior no notarían aceleraciones ni deceleraciones porque éstas simplemente no se dan en el entorno inmediato. Vamos a poner un símil, y tengamos en cuenta que eso, simplemente un símil. Pensemos en un barco. Un barco se mueve a través del mar cortando el agua mientras abre un surco por el que se mueve el casco. El casco crea la abertura, por la que se mueve toda la nave. En este caso, el sistema del que hablamos sería similar a crear una burbuja de agua con un coeficiente de rozamiento prácticamente nulo, que se desplazaría alrededor del agua estándar, mientras arrastra a su vez al barco a una velocidad muy superior a la acostumbrada.

Cuestiones críticas.

Existen docenas de cuestiones a resolver sobre esta hipótesis, pero, cuando se plantearon el viaje a la Luna a finales del XIX y se preguntó qué tecnologías podrían permitirlo, quedó claro que el esfuerzo imaginativo en ese momento no dio conclusiones satisfactorias, pero sí dejó claro también que el objetivo era llegar.

Ahora puede parecernos llamativo, pero entonces el planteamiento de un viaje a la Luna tenía en contra a muy importantes científicos, muy respetados, que esgrimían poderosos argumentos en contra de un hipotético viaje a la Luna. Si miramos todavía más atrás, también hubo muy importantes argumentos en contra de poder viajar en tren a velocidades superiores a los 40/50km por hora.

En fechas más recientes, hubo científicos que dejaron claro que la barrera del sonido era simplemente insuperable. Conclusión. No pretendemos señalar que un viaje a través del espacio sea posible, sea con un hipotético reactor de túnel cuántico bajo el principio del efecto túnel, o con cualquier otro método inimaginable hoy en día.

Tampoco queremos pretender que los argumentos en contra deban ser rechazados. Lo único que apuntamos es que las recientes investigaciones en física teórica están abriendo una cantidad ingente de puertas, están seccionando los secretos más íntimos del espacio y el tiempo, y están llevando a conclusiones que hace pocos años hubiesen sido cómicas para muchos científicos. Sin embargo, la física teórica está realmente convirtiendo mundos inimaginables en matemáticamente factibles, y dando una visión del universo mucho más rica y llena de matices de lo que nunca hubiéramos podido soñar.

Por ello, hemos querido abrir una puerta a la imaginación, y mirar un poco más allá, en la flecha a la que apuntan las actuales teorías, para imaginar un posible camino. Un camino de los muchos que, probablemente, se abran en el futuro. De hecho, estas investigaciones abren las puertas a la ciencia-ficción.

El reactor de túnel cuántico es quizás algo más real que otras propuestas anteriores porque sigue de algún modo nuevas teorías conocidas que son novedosas y permiten expandir la imaginación. Lo cual no quita de ningún modo mérito a otros conceptos, pero sí suma nuevas propuestas e ideas.

Hoy por hoy, el viaje estelar a velocidades que permitan viajes temporalmente cortos son una utopía. Pero también era una utopía hasta hace pocos años viajar de Londres a Washington en unas horas.

Lo importante es tener una mente abierta, lo suficiente como para poder especular e imaginar posibles soluciones de futuro sobre la base de los conocimientos teóricos actuales y futuros, pero con la prudencia que todo científico riguroso ha de tener siempre. Dentro de esa prudencia, soñar e imaginar un poco no es malo, porque son los sueños y la imaginación los que abren las puertas del progreso.

De entre miles de sueños, puede que alguno dé con la clave. Y entonces, quedará claro, una vez más, que soñar en ciencia merece la pena. Siempre, naturalmente, huyendo de proyectos imposibles y de argumentos de arcilla que se rompen en un instante. Pero con la imaginación y la mente puestos en el futuro que se abre con cada nuevo descubrimiento y con cada nuevo avance.

El reactor de túnel cuántico es sólo un sueño y una quimera, pero puede que en el futuro científicos e ingenieros puedan usar los descubrimientos que actualmente se llevan a cabo para crear algo realmente sólido y que permita la conquista del espacio. Negarlo es negar la inventiva y la inagotable capacidad del ser humano para mirar más allá.

Por otro lado, es evidente que existe un límite para todo. La humanidad tiene unos límites, y podría pensarse que los hemos alcanzado. Que viajar a las estrellas es imposible, o con unos costes enormes, mediante la creación de naves generacionales que viajarían durante miles de años hasta llegar a otra estrella, por supuesto siendo los hijos de los hijos de los hijos los que finalmente culminasen el viaje. Obviamente tras dos o tres generaciones el recuerdo de La Tierra sería eso, un recuerdo en fotografías y vídeos, y cómo podrían sentirse un grupo de seres humanos en ese estado es algo muy complejo de imaginar (alguna novela se ha escrito sobre este tema como “La Nave” de Tomás Salvador). Pero intentar volcar la esperanza de un futuro de la humanidad en el universo mediante un modelo de viaje de esta naturaleza, es similar a lanzar una botella al mar y esperar que la alcance precisamente quien deba alcanzarla.
Probablemente, si algún día se consigue el viaje estelar, cualquier solución estará muy lejos de cualquiera de las que hoy se plantean en series de ciencia-ficción, en novelas, o en textos especulativos como este mismo. Pero no ha habido nunca progreso sin riesgo, sin intentar alcanzar una meta lejana que parece inalcanzable. Ahora esa meta son las estrellas, y parecen más inalcanzables que nunca. Por eso, precisamente, debemos intentarlo. Cuando a un famoso escalador le preguntaron por qué quería escalar una montaña, el escalador respondió “porque está ahí”.

Esa es una buena razón. Si no encontramos otro motivo, la falta de energía, el hambre, las guerras, para viajar a las estrellas, merecerá la pena de todas formas intentarlo. Porque están ahí, esperándonos para descubrirnos todos sus secretos. Y sin duda las estrellas son la montaña más alta y más llena de misterios que la humanidad tiene ante sí. Sólo faltan los escaladores que se atrevan a dar el salto, y seguro que, ante la mínima posibilidad, estarán ahí.

Nota: para una explicación del efecto túnel puede consultarse la Wikipedia. El efecto túnel se usa actualmente en distintas aplicaciones, como el microscopio de efecto túnel por ejemplo. El efecto tunel cuántico se basa en el mismo principio para la generación de un universo-burbuja.

Iñaki Campomanes.

 

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