Curvatura (Desplazamiento)

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El desplazamiento por curvatura, empuje por curvatura, empuje warp (del inglés urdimbre), impulso de deformación o impulso de distorsión es una forma teórica de propulsión superlumínica. Este empuje permitiría propulsar una nave espacial a una velocidad equivalente a varios múltiplos de la velocidad de la luz, mientras se evitan los problemas asociados con la dilatación relativista del tiempo. Este tipo de propulsión se basa en curvar o distorsionar el espacio-tiempo, de tal manera que permita a la nave «acercarse» al punto de destino. El empuje por curvatura no permite, ni es capaz de generar, un viaje instantáneo entre dos puntos a una velocidad infinita, tal y como ha sido sugerido en algunas obras de ciencia ficción, en las que se emplean tecnologías imaginarias como el hipermotor o el motor de salto. Una diferencia entre la propulsión a curvatura y el uso del hiperespacio es que en la propulsión a curvatura, la nave no entra en un universo (o dimensión) diferente: simplemente se crea alrededor de la nave una pequeña «burbuja» (burbuja de curvatura) en el espacio-tiempo, y se generan distorsiones del espacio-tiempo para que la burbuja se «aleje» del punto de origen y se «aproxime» a su destino. Las distorsiones generadas serían de expansión detrás de la burbuja (alejándola del origen) y de contracción delante de la burbuja (acercándola al destino). La burbuja de curvatura se situaría en una de las distorsiones del espacio-tiempo, sobre la cual cabalgaría de manera análoga a como los surfistas lo hacen sobre una ola de mar.

La velocidad de curvatura o warp drive es famoso por ser el método de desplazamiento empleado en el universo ficticio de Star Trek.

Viabilidad de la propulsión por curvatura

Entre los diferentes físicos teóricos que han analizado esta propulsión, no existe un diseño o hipótesis común que permita definir una teoría sólida para viajar mediante curvatura del espacio-tiempo. El más conocido de estos diseños es el motor de Alcubierre (The warp drive: hyper-fast travel within general relativity, acerca del impulso de deformación de Alcubierre, publicado en 1994) y que asume uno de los términos empleados en la jerga de Star Trek: el factor de curvatura como medida de la curvatura (deformación) del espacio-tiempo y que permite el viaje (más rápido que la luz) de un objeto gracias a la curvatura generada del espacio-tiempo. Si el espacio-tiempo se curva de manera apropiada, estrictamente hablando, el objeto o la nave no se mueve a velocidades lumínicas, de hecho se encuentra estacionaria en el espacio interior de la burbuja de curvatura. Esta situación estacionaria de la nave, dentro de la burbuja, haría que la tripulación no se viera afectada por grandes aceleraciones/desaceleraciones ni existiría un transcurrir del tiempo diferente, es decir, no sufriría el efecto de la dilatación temporal, como en el caso de desplazarse a velocidades próximas a las de la luz en el espacio-tiempo. La nave, al activarse su propulsión por curvatura, para un observador exterior parecería que se mueve más rápido que la luz y desaparecería de su campo de visión en un breve lapso al expandirse el espacio-tiempo de la nave con respecto a ese observador.

Miguel Alcubierre hace referencia a la necesidad de la materia extraña (también denominada materia exótica) para la velocidad de curvatura. La existencia de materia exótica no es teórica y el efecto Casimir lleva a suponer la existencia de dicha materia. Sin embargo, la generación de materia exótica, y su sostenimiento, para el desarrollo de un empuje de curvatura (o para mantener abierta la «garganta» de un agujero de gusano) es impracticable. Algunos métodos o teorías asociados con la creación/sostenimiento de la materia exótica apuntan a que la materia exótica debería moverse, localmente a una velocidad superior a la de la luz (y a la existencia de los denominados taquiones). Otras teorías, apuntan que se puede evitar este movimiento a una velocidad superior a la de la luz pero implicaría la generación de una singularidad desnuda al frente de la burbuja de curvatura. Sea por un método u otro, la creación /sostenimiento de materia exótica, en particular y el uso de empujes de curvatura violan, a priori, diferentes condiciones de energía en el ámbito de la teoría del campo cuántico. Alcubierre, concluyó que la generación de una burbuja de curvatura era inviable ya que, según sus cálculos iniciales, necesitaría para su creación (y las distorsiones del espacio-tiempo) más energía que la existente en el universo.

Un análisis posterior del doctor Van Den Broeck (On the (im)possibility of warp bubles, publicado en 1999), de la Universidad Católica de Leuven (Bélgica) ofreció como resultado una energía inferior a la calculada inicialmente por Alcubierre (reducida por un factor de 10 elevado a 61). Sin embargo, esto no indica que la propuesta sea realista, tal y como indicó Van Den Broeck, ya que calculó la energía necesaria para transportar varios átomos a poco menos que el equivalente a la de tres masas solares.

No obstante, un estudio de 2008 a cargo de Richard K. Obousy y Gerald Cleaver, de la Universidad de Baylor (Texas), en la que se estudian los efectos de un espacio-tiempo de varias dimensiones (como predice la teoría de cuerdas), rebaja la energía necesaria para mover una nave de 1000 m3 a velocidades superlumínicas a «solo» 1045  J (el equivalente a la energía contenida en la masa de Júpiter).[1]

En este mismo estudio, se estima una velocidad máxima teórica para un motor de curvatura de 1032  c,[1] si bien se trataría de un límite inútil desde el punto de vista práctico, pues para alcanzar esa velocidad arbitrariamente alta se necesitaría más energía de la disponible en el universo.

A principios del siglo XXI, la construcción de un motor de curvatura está lejos de convertirse en una realidad, debido tanto a la tecnología existente como a la elevada energía necesaria para su desarrollo. Parecen existir además otros impedimentos teóricos a un viaje superlumínico con esta tecnología, como la inestabilidad cuántica de la burbuja o la radiación de Hawking. No obstante, no existen argumentos teóricos que impidan los viajes por curvatura sublumínicos.[3]

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