¿Motor warp «físicamente posible»? La realidad detrás de los titulares

Los fanáticos de Star Trek llevamos décadas soñando con el momento en que la Enterprise deje de ser ficción para convertirse en realidad. Así que cuando el pasado día 11, la revista Popular Mechanics publicó el artículo «Los científicos anuncian que un motor warp físico ya es posible«, las redes sociales explotaron con memes del Capitán Kirk y especulaciones sobre cuándo podríamos reservar nuestro primer vuelo interestelar. Pero como suele pasar cuando se mezcla a la ciencia con el clickbait, el hype se viene abajo rápidamente.

El artículo de Popular Mechanics que ha estado circulando por las redes sociales se basa en un estudio publicado en febrero de 2021 por Applied Physics, un grupo de investigación independiente dirigido por Alexey Bobrick y Gianni Martire. En él, los autores afirman haber desarrollado el primer modelo «físico» de un motor warp que no requiere energía negativa. Suena increíble, ¿verdad? Pues es algo más complicado.

Para entender por qué estos titulares son más marketing que física, necesitamos retroceder hasta 1994, cuando Miguel Alcubierre, un físico mexicano que probablemente nunca imaginó el lío mediático que estaba a punto de crear, propuso su famoso «motor Alcubierre». La idea era elegante en su simplicidad: en lugar de acelerar una nave más rápido que la luz (lo cual violaría la relatividad), contraes el espacio-tiempo por delante de la nave y lo expandes por detrás. Técnicamente, la nave nunca se mueve más rápido que la luz localmente, pero el efecto neto es que llegas a tu destino antes de lo que la luz tardaría normalmente. Es como si movieras la cinta transportadora en lugar de caminar más rápido.

El problema, y aquí es donde la física se vuelve una aguafiestas, es que el motor Alcubierre requiere cantidades astronómicas de «energía negativa» o «materia exótica» (material hipotético que nadie ha visto jamás y que, según algunas interpretaciones de la física cuántica, podría no existir en cantidades macroscópicas). Las primeras estimaciones de energía necesaria eran monstruosas; trabajos posteriores, como Van den Broeck (1999), las redujeron a «pocas masas solares», aún impracticable.

Aquí es donde entran nuestros protagonistas de 2021. Applied Physics publicó un artículo titulado «Introducing Physical Warp Drives» en Classical and Quantum Gravity (arXiv, feb 2021), una revista respetada. Los autores afirmaron haber encontrado una clase de motores warp que funcionan con energía positiva convencional, evitando así el problemático requisito de materia exótica. Recibió atención mediática y comentarios diversos, incluido del propio Miguel Alcubierre en entrevistas generales sobre el tema.

Pero aquí está el truco: cuando los físicos dicen «físicamente construible», no necesariamente significa «construible». Los motores warp de Bobrick y Martire sí que evitan la energía negativa, pero a cambio requieren campos gravitacionales masivos: hablamos de comprimir la masa de un planeta en una estructura del tamaño de una nave espacial. Para que te hagas una idea de las proporciones ridículas que estamos manejando: Bobrick explicó que incluso si pudieras tomar toda la masa de la Tierra y comprimirla en una estructura de solo 10 metros, el efecto sobre el espacio-tiempo sería mínimo. Después de un año entero, la diferencia en el flujo del tiempo dentro versus fuera de esa región sería de apenas una hora. Esto significa que el «doblez» del espacio-tiempo sería tan sutil que prácticamente no serviría para nada. Es como intentar hacer surf en una ola de un centímetro: técnicamente sigue siendo una ola, pero no te va a llevar muy lejos.

Además, hay un detalle crucial que los titulares omitieron alegremente: estos motores warp «físicos» están limitados a velocidades sublumínicas (Bobrick & Martire, CQG 2021); las variantes superlumínicas, violan las leyes de la relatividad general.

La historia se complica aún más con la aparición simultánea de otro trabajo de Erik Lentz, entonces en la Universidad de Göttingen. Lentz propuso un tipo diferente de motor warp basado en «solitones» (ondas que mantienen su forma mientras se propagan) que, según él, podían viajar más rápido que la luz usando únicamente energía positiva (véase arXiv:2201.00652). Su investigación, publicada en la misma revista, generó titulares aún más dramáticos sobre «romper la barrera warp» con «física convencional».

Pero la comunidad científica no tardó en responder. En mayo de 2021, un trío de físicos —Jessica Santiago, Sebastian Schuster y Matt Visser— publicó un artículo en el que demostraron que los warp drives genéricos violan la condición de energía nula, «Generic warp drives violate the null energy condition» (Phys. Rev. D 105, 064038, 2022). En términos simples, demostraron matemáticamente que todos los motores warp del tipo Natário (la clase que incluye tanto el diseño de Lentz como otros similares) violan inevitablemente las condiciones de energía fundamentales de la relatividad general.
La polémica que siguió ilustra perfectamente cómo funciona la ciencia real versus cómo la presentan los medios. Santiago y sus colegas demostraron que todos estos nuevos motores warp seguían necesitando energía negativa para funcionar, lo que los hace físicamente imposibles. Lentz respondió que su diseño específico era diferente y se salvaba de esa crítica por detalles técnicos. Santiago insistió en que su demostración era universal y se aplicaba a todos los motores de ese tipo. Mientras tanto, otros investigadores que habían hecho afirmaciones similares, como Shaun Fell y Lavinia Heisenberg, revisaron su trabajo y admitieron: «Tienes razón, nuestro motor también viola las leyes físicas.» Lentz mantuvo su posición, pero la mayoría de la comunidad científica siguió siendo escéptica.
Sabine Hossenfelder, una física teórica conocida por desenmascarar afirmaciones exageradas, resumió la situación: los motores warp de Bobrick y Martire que van más lentos que la luz parecen factibles físicamente, pero las afirmaciones de Lentz sobre viajes más rápidos que la luz sin energía negativa son «altamente cuestionables». La diferencia es crucial: un motor warp lento sería revolucionario para la exploración espacial, pero no es el Santo Grial del viaje interestelar instantáneo que prometen los titulares.
Applied Physics no se ha quedado quieta desde entonces. Han desarrollado «Warp Factory», un conjunto de herramientas numéricas para modelar motores warp, y han establecido el «Warp Fund» con 500,000 dólares en subvenciones para investigación fundamental (véase la página oficial de Applied Physics, «Warp Grants»). Su sitio web habla del «Warp Age» como si fuera inevitable. Pero una revisión de 2024 de su herramienta Warp Factory, que analizó varias métricas de motores warp incluyendo una inspirada en Lentz, no exhibe ninguna solución superlumínica física; las evaluadas presentan violaciones o requisitos enormes.

La realidad es que estamos muy, muy lejos de cualquier motor warp práctico. Los requisitos energéticos siguen siendo astronómicos —Lentz estimó que un solitón de 200 metros de diámetro moviéndose a la velocidad de la luz requeriría una décima parte de la masa del sol (véase el artículo de J. G. Cramer, Univ. de Washington). Los problemas técnicos van desde cómo acelerar la burbuja warp hasta velocidades superlumínicas (el llamado «problema del horizonte») hasta cómo crear estas configuraciones de espacio-tiempo en primer lugar.

Erik Lentz, actualmente físico en PNNL; mantiene investigación independiente en su tiempo personal y un optimismo cauteloso. En su blog personal reconoce los desafíos pendientes: satisfacer las condiciones de energía dominantes, resolver el problema del horizonte, y encontrar un mecanismo de creación para estos solitones. No exactamente el tipo de obstáculos que se resuelven en el garaje de casa.

Mientras tanto, Applied Physics ha añadido recientemente un nuevo modelo llamado «Constant-Velocity Subluminal Warp Drive» que elimina completamente la necesidad de energía exótica pero está limitado a velocidades sublumínicas (véase arXiv:2405.02709). Es un paso hacia adelante en términos de rigor físico, pero un paso atrás en términos de las promesas grandiosas de los titulares originales.

¿Significa esto que los motores warp son imposibles para siempre? No necesariamente. La física es un campo que ha demostrado repetidamente su capacidad para sorprendernos. Pero los estudios de 2021 no representan el avance revolucionario que sugieren los titulares. En el mejor de los casos, han ampliado nuestra comprensión teórica de cómo podría funcionar la manipulación del espacio-tiempo. En el peor, han añadido más confusión a un campo ya plagado de afirmaciones exageradas.

La próxima vez que veas un titular sobre «motores warp ya son posibles», recuerda que en física teórica, «posible» es una palabra muy específica que no significa lo mismo que «probable» o «factible». Digamos que es «posible» que tengas una relación con Ana de Armas. Pero tú y yo sabemos que no.

Los investigadores están explorando los límites matemáticos de la relatividad general, no diseñando naves espaciales para el próximo siglo. Entre tanto, el viaje a Alpha Centauri sigue requiriendo paciencia, mucha paciencia, y probablemente generaciones de avances tecnológicos que aún no podemos imaginar.

La búsqueda de motores warp continúa siendo un ejercicio fascinante en física teórica que nos ayuda a entender mejor las propiedades fundamentales del espacio-tiempo. Pero transformar esa investigación en titulares sobre tecnología inminente no hace ningún favor ni a la ciencia ni al público. Como decía Carl Sagan, las afirmaciones extraordinarias requieren evidencia extraordinaria. Y por ahora, los motores warp siguen siendo más extraordinarios en sus afirmaciones que en su evidencia.