La relatividad y los viajes espaciales [Parte I].

Sin duda alguna dos son los pilares básicos en los que la ciencia-ficción ha fundamentado el género y alimentado la imaginación del ser humano: los viajes en el tiempo y los viajes espaciales. Nos encontramos ante dos conceptos que, aunque inicialmente parezcan cosas bien distintas, en la teoría caminan por senderos paralelos.

Y es que los viajes espaciales son uno de los sueños más antiguos del hombre y una extensión lógica de su afán de exploración. Sin embargo, el espacio es intrínsecamente hostil y las dificultades de todo tipo a la hora de llevar a cabo una aventura de semejante índole se vuelven innumerables.

¿Quién no ha presenciado en el cine una invasión alienígena o un viaje intergaláctico? Naves espaciales con la asombrosa capacidad de desplazarse a velocidades inimaginables. La pregunta lógica es ¿es esto posible en la realidad?. Fuera de la gran pantalla y de las páginas de un novela ¿será el ser humano algún día capaz de viajar a semejantes velocidades para ir de planeta en planeta como hacen Han Solo y Chewbacca a bordo de el Halcón Milenario en Star Wars?

En primer lugar, si nos basamos en lo que dice la física moderna, si una nave se acercase a la infranqueable barrera que constituye la velocidad de la luz en el vacío, debería experimentar los inexorables efectos de la relatividad general, una teoría propuesta por Albert Einstein hace ya casi un siglo, según la cual, el tiempo transcurriría de forma diferente en la nave en la que viajamos que en el planeta del que salimos o al que nos dirigimos (hablando en términos hipotéticos).

Esto significa que, si por ejemplo viajamos entre dos planetas separados 18.000 años luz (un año luz es la distancia que recorre la luz en un año, y que asciende a casi 9,5 billones de km) y lo hacemos a una velocidad próxima al límite marcado por Einstein, en nuestro reloj habrán transcurrido solo unos minutos, pero en el lugar de destino habrán pasado miles de años. Este es tal vez el más espectacular de todos los efectos de la relatividad especial.

Pero entonces, si suponemos que una nave viaja desde la Tierra, con una velocidad constante del 99.995% de la velocidad de la luz, hacia una estrella que se halla a 100 años luz de distancia ¿qué es lo que perciben los ocupantes de la nave?.

La teoría de la relatividad de Einstein nos dice que los ocupantes de la nave se consideran en reposo, y ven cómo la Tierra y la estrella se mueven a un 99.995% de la velocidad de la luz con respecto a ellos. Es como si vieran pasar junto a ellos una nave de 100 años luz de longitud, cuyo morro es la Tierra y cuya cola es la estrella. Para los astronautas, la distancia entre la Tierra y la estrella es, desde su punto de vista, de un solo año luz, y por tanto a esa velocidad, que casi es la de la luz, tardarán solamente un año en hacer el viaje.

Existe una pequeña dificultad insalvable, y es que los astronautas tardarían otro año en volver, pero en total en la Tierra habrían pasado 200 años. Puede que llegaran aquí y nuestro planeta se hubiese convertido en irreconocible para ellos.

Este principio físico se trata con fidelidad a la ciencia en la mítica El planeta de los simios, donde los protagonistas aterrizan en la Tierra, pero les resulta desconocida porque han transcurrido siglos y ha pasado a estar dominada por una raza de simios inteligentes.

Hay otro problema añadido a este asunto de la relatividad especial aplicada a viajes espaciales a largas distancias. Si se piensa un poco, hay algo que contradice una premisa que hemos dado por supuesta. Este tema ya lo planteó el propio Einstein, y es lo que se ha dado en llamar la paradoja de los gemelos.

Supongamos que en una familia hay dos hermanos gemelos. Uno de ellos se hace astronauta, coge su nave y la dirige hacia una estrella que se halla de la Tierra a varios años luz. Realiza el viaje a una velocidad cercana a la de la luz. Ya hemos dejado claro que a esa alta velocidad el tiempo pasa sensiblemente más despacio. Por tanto, en su viaje de ida y vuelta, habrá envejecido menos, y al llegar a la Tierra se encuentra con que su hermano tiene más edad que él.

Lo supuestamente paradójico se halla en que hemos asistido a dos marcos distintos de referencia. El hermano que se ha quedado en la Tierra podría decir, que desde el punto de vista del astronauta, es él quien se ha movido con la Tierra a una velocidad próxima a la de la luz y por tanto debería haber sido él quien hubiera envejecido menos que el astronauta.

Sin embargo, no hay ninguna paradoja. La explicación se halla en que el hermano que viaja no puede cumplir con la condición que dice que la velocidad ha de ser constante. Como su nave está parada antes de salir, tendrá que acelerarla hasta alcanzar la velocidad deseada, entonces, sólo el hermano que se queda en tierra cumple con los requisitos para poder aplicar la teoría especial de la relatividad.

Entonces ¿son imposibles los viajes espaciales tal y como los imagina la Ciencia Ficción?. La respuesta a esta y otras preguntas en la segunda parte de esta mini-serie de anotaciones sobre la relatividad y los viajes espaciales.

Hasta la próxima y que la Ciencia os acompañe.