LQG y comunicaciones hiperlumínicas (parte I).

Segunda parte en este enlace.

Comenzaré aquí la primera parte de dos entradas para explicar un modelo teórico de comunicaciones hiperlumínicas, que habilitarían al ser humano el enviar y recibir información a velocidades superiores a la de la luz. Para ello haré uso de conceptos actuales de física teórica, y de la gravedad cuántica de bucles, una moderna teoría de unificación de la gravedad con la mecánica cuántica. Vamos a ello.

Ya hablé en su momento de las posibilidades de que un día el ser humano pueda viajar a las estrellas empleando tecnologías y ciencia que hoy en día son imposibles. La física actual establece un marco y un modelo de universo en el que la velocidad de la luz es una barrera infranqueable. Ello queda perfectamente demostrado en la teoría de la relatividad. Y, hoy por hoy, no hay datos que indiquen un error en esta premisa.

Claro que esta premisa no tiene en cuenta ningún modelo de teoría de gravedad cuántica. Para que un objeto pudiera moverse más rápido que la luz (en el vacío, recordemos el truco de la radiación Cherenkov), tendría que tener una masa imaginaria, es decir, una masa elevada a una cifra inferior a cero. Sería una masa negativa, que entre otros efectos tendría como consecuencia que generaría una fuerza gravitatoria repulsiva, y además, se desplazaría más rápido que la luz. El famoso taquión fue en un tiempo un candidato a partícula hiperlumínica; una partícula con la curiosa propiedad de decelerar con cuanta más energía se le aplicara, sin poder viajar nunca a una velocidad inferior a la de la luz.

Lamentablemente, los taquiones, que se postulaban como posibles, incluso necesarios, en la primera versión de la teoría de cuerdas de los años ochenta del siglo XX, aquella que contenía 26 dimensiones, se eliminaron en las subsiguientes versiones de la misma teoría, y en la teoría M, que consta de 11 dimensiones. Algunos físicos consideran aún posible su existencia, pero está muy lejos de demostrarse que pueda ser así.

Mientras tanto, la misma teoría de cuerdas se ha visto cada vez más como una teoría del todo que no explica nada. Sus razonamientos y sus modelos matemáticos no han llevado a ningún lado, ni han aportado nada a la ciencia de la física teórica. Son un compendio de ideas indemostrables empíricamente, porque entre otras cosas trabajan con medidas extremadamente pequeñas, de la longitud de Plank, y ello conlleva la imposibilidad de verificarla. No significa que no sea cierta, pero es que tampoco ha hecho algo fundamental en cualquier teoría: predecir modelos físicos nuevos que luego se verifiquen como ciertos.

El caso famoso de las partículas supersimétricas, que tanto se han buscado con ahínco en el acelerador de partículas del CERN, se ha convertido en un sonoro fracaso. La supersimetría, fundamental en la teoría de cuerdas, se cae a pedazos conforme los datos sobre colisiones de partículas de alta energía no permiten detectar esas misteriosas y tan necesarias partículas supersimétricas. Estamos en un callejón sin salida, al menos en lo que en ese aspecto se refiere.

Sin embargo, la teoría de cuerdas no es la única teoría actual que intenta explicar un nuevo modelo para el universo. Otra es la gravedad cuántica de bucles, o como se conoce en inglés, Loop Quantum Gravity (LQG). Esta teoría, mucho menos ambiciosa que la teoría de cuerdas, es un desarrollo de la teoría de la relatividad general de Einstein, que intenta aunar la relatividad con la mecánica cuántica, generando lo que se conoce como una teoría de la gravedad cuántica. Se han dado progresos, aunque tampoco es una teoría completa. Pero predice un marco de referencia que se incluye dentro de la propia teoría, algo que la teoría de cuerdas no hace.  Y predice algo muy interesante, que se sabe, al menos en parte, es cierto.

Lo que predice la LQG es que el universo, en su estructura básica, está formada por una malla de partículas espacio-temporales (los llamados «átomos del universo»), enlazados entre sí mediante bucles. Sería, en cierto modo, una malla que conforma el mismo tejido del espacio-tiempo. Un tejido que, como todos, se puede malear, se puede doblar, y permite el paso de ondas. ¿Y qué ondas son esas? Las ondas gravitatorias por supuesto, cuya existencia ha sido demostrada recientemente.

Es importante tener en cuenta un aspecto crucial de este tejido, porque no es una partícula similar a las que ya conocemos. Conforman el mismo tejido del espacio y del tiempo, y son el marco de referencia sobre las que se mueven las demás partículas, y el universo toma su entidad. ¿Están estas partículas atadas a la teoría de la relatividad?

No, no lo están, o al menos, no lo parece. La teoría de la relatividad dice: «una partícula con masa no podrá nunca superar la velocidad de la luz, C, porque se requeriría una energía infinita para ello». De acuerdo, pero ¿y el tejido del espacio tiempo? Recordemos que toda partícula, incluso la luz, se desplazan a través del tejido del espacio. Pero ¿y el propio tejido del espacio?

De hecho, se está desplazando ahora mismo a mayor velocidad que la luz. ¿Dónde? Veamos: el universo comenzó como un proceso de expansión, con una etapa inflacionaria, en la que se expandió, por un breve instante de tiempo, a una velocidad muy superior a la de la luz. Esta es la teoría inflacionaria, que establece al inflatón como la partícula que provocó esa expansión, una partícula que existió brevemente al inicio del universo, y que permitió que la materia del universo se repartiera de forma proporcional a través de todo el universo. Es decir, el universo, y por lo tanto su tejido, comenzó expandiéndose a mayor velocidad que la luz.

Segundo: la distancia visible del universo se calcula en 13.700 millones de años. Pero muy importante: el diámetro del universo se establece en unos 54.000 millones de años luz. ¿Qué significa eso? Significa que todo objeto que se encuentre más allá de los 13.700 millones de años está fuera de nuestro alcance visual. ¿Por qué? Porque la luz de esos objetos más alejados no ha tenido tiempo material de llegar hasta nosotros.

Pero, existe otro componente muy importante en este aspecto: aquellas galaxias que se encuentran fuera del horizonte de luz, se desplazan alejándose de nosotros, a velocidades superiores a la de la luz. ¿Cómo es esto posible? Veámoslo: tome un globo. Y ponga dos puntos en cada lado del mismo. Cada punto es una galaxia. Ahora hinche el globo. Cuanto más se hinche, no solo se alejarán los puntos más y más; además, lo harán con una tasa de separación cada vez mayor.

Si una partícula de luz de un punto al otro se emite cuando el globo se ha hinchado lo suficiente, la luz nunca llegará al otro lado, porque el mismo tejido del espacio-tiempo se separa a mayor velocidad que la partícula de luz. Es decir, la partícula de luz viaja en un océano de tejido espacio-temporal que va más rápido que la velocidad de la propia partícula. Esa partícula de luz, por lo tanto, nunca llegará hasta nosotros.

Cuando esto sucede, no se está violando la teoría de la relatividad de Einstein. La galaxia al otro extremo se aleja, efectivamente, a velocidades hiperlumínicas de la nuestra. De hecho, siendo más exactos, no es la galaxia la que se aleja. Es el tejido espacio-temporal el que se aleja. La galaxia se apoya en este tejido, luego es arrastrada por el mismo. Atención: desde su punto de vista, si hubiese alguien allá, también nunca nos vería a nosotros, porque para ellos seríamos nosotros los que nos alejamos a velocidades hiperlumínicas. Una vez más, la simetría, que tanto aparece en física, vuelve a hacer acto de presencia aquí.

¿Y qué tiene todo esto que ver con las comunicaciones hiperlumínicas? La base es que podríamos hacer uso de este fenómeno para mandar y recibir información a velocidades mayores que la de la luz, empleando, para ello, ondas gravitatorias, y el propio tejido espacio-temporal del universo. Esto lo veremos en la segunda parte de esta entrada. Muchas gracias por su interés.

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Partículas supersimétricas en Wikipedia.
Gravedad cuántica de bucles en Wikipedia.
Inflación cósmica en Wikipedia.