VIAJAR A UNA ESTRELLA LEJANA Y REGRESAR A TIEMPO PARA CENAR | Miguel Alcubierre | TEDxCuauhtémoc

Miguel usa todo su conocimiento e ingenio para contarnos a través de la teoría y haciendo foco en la realidad cómo viajar más rápido que la velocidad de la luz.

Theoretical physicist. After studying in Mexico and Wales, he describes new mathematical models to describe the physics of black holes. He is the current director of UNAM Nuclear Sciences Institute.

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Quería preguntarles una cosa

¿cuándo fue la última vez
que miraron las estrellas?

Sé que a la mayoría de la gente
ya se le olvida que existen

y sobre todo en esta ciudad

que está muy contaminada
y luego hay muchas nubes

nunca las vemos.

Pero yo desde niño, tal vez no tan niño,

desde los 12 o 13 años,

me han fascinado las estrellas
y cada vez que podía salía a verlas.

Mi papá me regaló un telescopio chiquito

cuando yo tenía como 14 años
y me la pasaba en el patio

viendo los planetas, viendo las estrellas

y preguntándome siempre:

¿Qué hay allá fuera?

¿Habrá alguien en alguna de esas
estrellas viéndome de regreso

con un telescopio,
preguntándose qué hay aquí?

Esa fascinación duró muchos años

y en algún momento decidí
que quería ser Astrónomo.

Para ser Astrónomo en este país
hay que ser Físico,

entonces estudié Física.

Ya nunca fui Astrónomo,
ahora soy una cosa ahí en medio,

medio Astrofísico, medio Físico,
medio raro,

pero esta idea de las estrellas

y la fascinación de llegar a las estrellas

siempre se quedó conmigo.

Cuando empecé a estudiar la
carrera de Física

me di cuenta de algo que
seguramente muchos de ustedes

alguna vez han oído aunque no
sepan bien de qué se trata

y es el hecho de que hace poco más
de 100 años, en 1905

un señor que se llamaba
Albert Einstein,

descubrió que la velocidad de la luz

es la velocidad máxima en el universo.

A lo mejor no les dice mucho

porque la velocidad de la
luz es muy grande.

La luz se mueve a 300,000 km/s

es una velocidad tan alta
que podemos platicar por teléfono

con alguien que viva
en la India o en Japón

sin ningún problema,
sin notar ningún problema

incluso cuando los astronautas fueron
a la luna hace 40 años

podían entrevistarlos y el presidente
de los EEUU podía hablar con ellos

y no se notaba un retraso nada importante

en esta conversación
con astronautas en la luna,

pero el problema es que aunque
la velocidad de la luz es enorme

el universo es gigantesco.

No podemos viajar más rápido de la
velocidad de la luz

y eso nos presenta un problema serio,

muy serio para llegar a las estrellas.

El sol está a 8 minutos luz,

eso quiere decir, que a la luz
le toma 8 minutos

llegar de aquí al sol o del sol
a nosotros si quieren.

Si el sol explotara ahorita,

nadie se daría cuenta
hasta dentro de 8 minutos.

La estrella que nos queda
más cerca del sol

la que sigue, se llama Alfa Centauri,

la luz tarda 4 años
en llegar desde esa estrella,

y es la que está al lado.

Vivimos en una galaxia

que es una gran espiral de estrellas
que se llama la Vía Láctea.

El centro de nuestra galaxia
está a 30 mil años luz,

la luz tarda 30 mil años en llegar

desde el centro
de nuestra galaxia a nosotros,

y tarda dos millones de años

en llegar desde la galaxia de Andrómeda

que es una de nuestras vecinas,
es casi la galaxia de al lado,

pues es el universo es enorme,
el universo es basto,

si alguna vez queremos
llegar a las estrellas

el límite de la velocidad de la luz
es realmente muy serio,

es un problema muy grave,
ahora ¿por qué?

¿por qué no podemos viajar
más rápido que la luz?

y no es porque lo haya dicho Einstein

así no es como funciona la ciencia ¿ok?

En la ciencia no hay un
principio de autoridad

no es porque lo dijo
este señor muy famoso.

Siempre hay razones,
hay razones teóricas,

hay razones observacionales,

hay experimentos que nos los dicen

y esto es un hecho
que se ha comprobado y comprobado,

pero ¿por qué?

Básicamente la respuesta es que
lo prohibe la teoría de la relatividad,

entonces les voy a hablar un poquito

les voy a dar un curso muy rápido

de un par de minutos
de qué es la relatividad.

No se asusten demasiado,
nomás voy a dar una idea muy vaga,

en realidad me toma normalmente
como 6 meses enseñárselo a los alumnos

de 6o y 7o semestre de
la carrera de física,

entonces ahorita
se los voy a tratar de explicar

a ustedes que no son físicos,
en dos minutos...

Pero no se asusten.

La relatividad es un concepto muy viejo

aunque no se llamaba así,
no se le decía así

pero el concepto viene desde
Galileo Galilei

en el siglo XVII por ahi de 1620

Galileo fue el primero que se dio cuenta
de una cosa muy interesante,

resulta que el movimiento,
cuando yo me muevo,

siempre tengo que hacer referencia
respecto a qué me muevo.

Se dice que el movimiento es relativo,

cuando yo camino aquí en el escenario
estoy caminando respecto al piso.

Cuando ustedes van en su coche,
miden su velocidad respecto a la calle

y los aviones de hecho
miden su velocidad

no respecto al piso,
sino respecto al aire,

a lo mejor lo han notado
alguna vez en alguna película

pero los aviones miden su
velocidad respecto al aire

y la tierra gira respecto al sol, etc.

Si ustedes estuvieran
en algún lugar del espacio

muy lejos en medio de la nada
ni siquiera tendría sentido

preguntar si se están moviendo o no

porque no hay ningún punto de referencia
no hay con quién comparar,

entonces el movimiento es relativo,
las velocidades son relativas,

siempre se miden respecto a algo

y esto lo descubrió Galileo
hace ya 400 años.

Era una cosa muy interesante

y toda la Física que se hizo
después de Galileo,

Newton y todos los grandes avances
del siglo XVIII y XIX,

estaban de acuerdo con Galileo,

la velocidad es relativa
no hay ningún problema,

las velocidades no son absolutas.

Pero a fines del siglo XIX
pasó algo muy raro,

muchos físicos que estaban
estudiando la luz

descubrieron que la luz es un bicho raro,

la velocidad de la luz resulta
que sí es absoluta

y Galileo decía
que las velocidades eran relativas,

pero la velocidad de la luz no,
siempre sale el mismo número,

no importa quién la mida,

qué tan rápido vaya
la persona que mide la luz,

no importa qué tan rápido se
mueva el foco que emitió la luz.

Siempre da el mismo número,
siempre es igual

y esto era un problema muy serio.

A lo mejor a ustedes
no les llama la atención

pero a los físicos de fines
del siglo XIX los tenía vueltos locos.

Era un problema muy grave:
O Galileo estaba equivocado

y las velocidades eran absolutas,

lo que no parecía tener ningún sentido;

o los que estaban midiendo
la velocidad de la luz

estaban mal y no sabían
medir las cosas.

Pero resulta que nadie
estaba mal

y esto era un problema
realmente muy grave

y esto duró un par de décadas,

hasta que en 1905 apareció
esta persona que ya mencioné,

un señor que se llamaba
Albert Einstein,

que se dedicó a tratar de reconciliar

esta idea de Galileo
de que las velocidades eran relativas

con el hecho aparentemente real

en los experimentos de que había
una velocidad absoluta,

la velocidad de la luz.

No les voy a hacer el cuento muy largo

las matemáticas son complicadas,

parte de la genialidad de Einstein

fue darse cuenta
que sí existía una solución.

Había una solución lógica
a este problema

y esta solución lógica resultó
en lo que hoy en día conocemos

como la teoría de la
relatividad de Einstein.

Es una teoría muy interesante que cambia

lo que entendemos
por el espacio y por el tiempo,

por ejemplo, en lo particular
nos dice que el espacio es relativo

las distancias,
las longitudes de los objetos

dependen de como se muevan.
Si un objeto se mueve rápido se contrae.

También los tiempos son relativos,

los relojes que se mueven
respecto a mí van lento, se atrasan

y esto es algo que hemos
medido muchas veces,

peor tantito, la simultaneidad
es relativa,

cuando yo digo que 2 cosas pasan
exactamente a la vez,

alguien que se mueve respecto
a mí no está de acuerdo.

Lo ve primero uno
y luego el otro y lo peor:

hay quienes se mueven
en la dirección opuesta

que los ven al revés:

primero éste y luego aquél

entonces la conclusión
era que a veces,

el orden en el tiempo de diferentes cosas

no es absoluto, el orden en el tiempo
puede cambiar,

uno antes y otro después

pero esto crea un problemota,

si el orden en el tiempo no está
bien definido

¿qué pasó con la causalidad?
si algo causa otra cosa

tuvo que pasar primero
pero si no estamos de acuerdo

en qué pasó primero y qué después

¿pues a dónde fue a parar la causalidad?

tenemos una crisis otra vez

y parte, de lo que hizo Einstein

fue darse cuenta que
había una solución,

la solución para proteger la causalidad

era pensar que la velocidad de la luz
no sólo es absoluta,

sino que es la velocidad máxima
en el universo,

si nada puede viajar más rápido que la luz
protegemos la causalidad,

si algo pudiera viajar más rápido
que la luz

entonces habría personas que
podrían viajar al pasado,

personas que habrían visto el efecto
después de la causa,

no es la manera correcta.

Entonces la velocidad de la luz
es la velocidad máxima

y se debe a que hay que
proteger la causalidad.

Entonces hasta ahí la cosa
a principios del siglo XX

la velocidad de la luz es la máxima

y si eso fuera lo único para decir
ya se acabó la charla

y nos podemos ir a nuestra casa

pero, afortunadamente no es cierto.

En 1916 Einstein desarrolló
una segunda teoría,

también se llama relatividad
y eso luego confunde a la gente

ésta se llama la relatividad general,

y es una teoría de la gravedad.

Einstein se puso a tratar de
entender la gravedad,

que ya la entendíamos
un poco desde Newton,

pero él notó que había problemas,

en particular la gravedad
según Newton era instantánea,

si alguien movía el sol, la tierra
reaccionaba instantáneamente,

y esto violaba el hecho de que nada
podía viajar más rápido que la luz,

entonces Einstein se puso a desarrollar
una nueva teoría de la gravedad,

se tardó 10 años,

que para alguien de la inteligencia
de Einstein era algo muy impresionante

y se basó en algo muy bonito,

el Principio de Equivalencia,
que también lo descubrió Galileo

que si yo me dejo caer,
todos los objetos caen igual

si dejan caer cosas del techo,
todas caen exactamente igual,

una pelota de boliche
o de ping pong caen igual,

no cae más rápido la
más pesada, por si eso pensaban,

y eso significa, visto de otra manera,

que la trayectoria que sigue un objeto
cuando hay gravedad,

no depende del objeto.

Todos los objetos siguen
la misma trayectoria

y esas trayectorias son curvas,
lo han visto,

los objetos los lanzo y hacen parábolas
muy bonitas, elipses y demás

pero si esas trayectorias son curvas
y no dependen del objeto

entonces son una propiedad del espacio,
pero son curvas,

entonces el espacio debe ser curvo.

Einstein llegó a la conclusión

de que la gravedad es
una deformación del espacio.

Es algo muy interesante, muy bonito

y resulta que lo bonito es
que yo puedo hacer trampa,

puedo utilizar la deformación del espacio

para hacerle trampa al mismo Einstein

entonces uso a Einstein para hacerle
trampa a Einstein,

puedo imaginarme maneras
de distorsionar el espacio

para darle la vuelta al
"que nada pueda ir más rápido que la luz"

y puedo, en principio, llegar a una
estrella lejana

y regresar a tiempo para cenar.

Les voy a platicar rápidamente
dos posibilidades,

que están permitidas por
la teoría de Einstein,

una es muy bonita

el nombre técnico es
Agujero de Einstein-Rosen,

suena muy técnico y la razón
es porque Einstein

y otro científico que se apellidaba Rosen

tuvieron esta idea por ahí de 1935.

Pero en la literatura y en las películas
de ciencia ficción se llama

un Agujero de Gusano.

Ustedes lo vieron muy recientemente,
si les gusta la ciencia ficción,

y vieron la película de Interstellar,

en la película de Interstellar viajan
por un Agujero de Gusano

un Agujero de Gusano es como un túnel,

me meto aquí y salgo en Alfa Centauri,

recorriendo una distancia muy corta,

es un atajo en el espacio.

Éstas estructuras, ahí tienen
un diagrama muy bonito

de cómo es un Agujero de Gusano
en dos dimensiones,

son permitidas por la teoría
de Einstein,

la teoría de Einstein permite hacer
éstos túneles,

una cosa es que lo permita

y otra cosa es tener idea
de cómo hacerlo en la práctica,

nadie tiene la remota idea
de cómo hacer un Agujero de Gusano,

pero por lo menos
la teoría los permite.

Otra idea, ésta dejo
que la piensen un poquito,

otra idea, que no requiere
hacerles agujeros al espacio,

es una idea que se le ocurrió también
a un señor, no hace tanto,

en 1994, ése que está en la foto

y la idea es diferente, en lugar
de hacerle agujeros al espacio

vamos a usar otra propiedad
del espacio,

el espacio se puede deformar y curvar
y torcer, también se puede expandir,

seguramente han oído de la
expansión del universo, alguna vez,

las galaxias se alejan todas unas de otras

y esto no se debe a que estén
alejándose de un punto central

en el que hubo una explosión, no es así.

Como lo entendemos en Física
es que las galaxias están quietecitas,

y el espacio en medio está creciendo.
El espacio se expande.

Entonces yo puedo usar ésta idea
y hacerlo en chiquito.

Imagínense que yo estoy
aquí paradoy de alguna manera

logro que el espacio
atrás de mí se expanda,

entonces me voy a alejar de esa pared,

y si a la vez hago que el espacio
aquí en frente se contraiga

me voy a acercar a la pared de enfrente.

Si hago esta combinación
de expansión y contracción,

puedo llegar de aquí a la pared
de allá sin moverme,

fue el espacio el que hizo
todo el trabajo.

A esto se le llama la propulsión
por distorsión o propulsión Warp

y es otra manera de viajar
más rápido que la luz,

resulta que uno lo puede hacer
tan rápido como quiera.

Estas son dos ideas de cómo tal vez
podríamos viajar más rápido que la luz.

Sin embargo, hay un precio a pagar.

Así funciona la vida, siempre que uno
encuentra una cosa bonita

resulta que es muy cara.

Aquí también pasa algo parecido:

cualquiera de las dos ideas
que les platiqué,

el Agujero de Gusano
o la propulsión Warp,

requieren, cuando uno hace
las matemáticas de una cosa

llamada energía negativa,
y a lo mejor a ustedes no les dice nada,

pero acuérdense
que Einstein nos dijo otra cosa:

"masa y energía son equivalentes"
son la misma cosa,

Acuérdense de los reactores nucleares
y las bombas atómicas,

la masa y la energía son lo mismo.

Entonces energía negativa
es igual a masa negativa,

y yo nunca he ido al súper
a comprar -4 kilos de tortillas.

No hay masas negativas,

y si no hay masas negativas,
no hay energías negativas

y si no hay energías negativas
no puedo hacer nada de esto.

No puedo hacerle
hoyos al espacio-tiempo,

no puedo hacer la propulsión Warp,

es un problema.

La energía negativa
de hecho no está prohibida,

las leyes de la física no
la prohiben,

pero nunca la hemos visto,

en una de ésas
simplemente no existe.

Entonces nomás termino
entonces con ésta pregunta inicial:

¿podemos viajar más rápido
que la luz?

¿podemos ir algún a las estrellas
y regresar a tiempo para cenar?

Pues Einstein nos dijo
en 1905 que no se podía,

la velocidad de la luz es un límite,

pero a veces, usando
la otra teoría de Einstein,

la relatividad general, puedo hacer
trampa, torcer el espacio,

expandirlo, comprimirlo, hacerle agujeros,

y viajar más rápido que la luz,

sin embargo el precio a pagar,

es que haya energías y masas negativas,

que a lo mejor no existen.

Entonces estamos un poco atorados,

pero así es la ciencia y es un
poco el mensaje que les quería decir,

la ciencia avanza así, hacemos preguntas,

y encontramos a veces respuestas,

a veces encontramos
que las respuestas no nos gustan,

no era lo que hubiéramos querido,
pero el universo no es como queremos.

Es como es y a veces encontramos

que simplemente no tenemos
suficiente información,

como para responder todavía la pregunta,

y esa es un poco
la situación en éste caso.

Hoy en día no tenemos
toda la información

con suerte, alguien llegará
en 20, 30 o 100 años

y encontrará la respuesta
y nos dirá definitivamente

si sí podemos llegar a las estrellas
más rápido que la luz.

Pues nomás antes de irme les voy
a pedir que hagan una cosa,

hoy en la noche, si las nubes
nos lo permiten, por favor salgan

y miren un poquito las estrellas

y piensen ¿Qué hay allá afuera?

Muchas gracias.

(Aplausos)