Kaku, Michio - Física de lo imposible

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Kaku, Michio - Física de lo imposible

Notapor Catherine » 23 Jul 2015, 15:54

Física de lo imposible

Kaku, Michio
Título: Física de lo imposible
Autor: Kaku, Michio
ISBN: 9788483068250
Año de publicación: 2009
Primera edición: 2008
Título original: Physics of the impossible
Colección: Debate ciencia
Recomendado por: Silicon

¿Hasta qué punto los ingenios de la ciencia fcción que hoy consideramos imposibles pueden ser habituales en el futuro?
Desde el teletransporte hasta la telequinesia, Michio Kaku acude al mundo de la ciencia ficción para explorar las premisas y los límites de las leyes de la física que aceptamos hoy día. En una obra atractiva y provocadora, Kaku explica, por ejemplo, cómo la ciencia óptica y el electromagnetismo permitirán algún día que la luz rodee un objeto, haciéndolo invisible; cómo nuevos cohetes, velas de láser, motores de antimateria y nanocohetes pueden acercarnos a las estrellas más cercanas; cómo la telepatía y la telequinesia, antes despreciadas como pseudociencia, pueden lograrse gracias a resonancias magnéticas, ordenadores, superconductores y nanotecnología. El resultado es una extraordinaria aventura científica, que lleva a los lectores a un viaje inolvidable por los confines de la ciencia. Un viaje fascinante a las fronteras de la ciencia que desvela la realidad científca que ocultan muchos artilugios de la ciencia fcción.
Se trata de un libro divulgativo, accesible a todo tipo de lectores.

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Re: Kaku, Michio - Física de lo imposible

Notapor Silicon » 23 Jul 2015, 17:15

[img2]http://curiosidades.batanga.com/sites/curiosidades.batanga.com/files/imagecache/primera/Michio-Kaku-y-la-fisica-de-lo-imposible.jpg[/img2]

Aqui tenemos a un conocido personaje que aparece en muchisimos documentales cientificos. Seguro que os suena.

Viajar en el tiempo, superar la velocidad de la luz, hacerse invisible, mover objetos con la mente, teletransportar cosas… Lo único que nos separa del país de las maravillas de Einstein es nuestra ignorancia. Dentro de cientos y de miles de años daremos por hecho los milagros de la ciencia ficción. Conviviremos con ellos y nos reiremos de la estupidez de los hombres del pasado. La ciencia lo permite todo, casi. Desde Gauss, Riemann y Maxwell el mundo empezó a ponerse mucho más interesante. Y por fin con Einstein, y luego con Heisenberg y Schrödinger, se abrió la veda completamente. Kip Thorne, conocido físico del Caltech, dice que “que no vamos a ver el final de la física, sino el comienzo de una nueva era para la ciencia”. Los físicos están de enhorabuena. Próximamente van a tener a su disposición gran cantidad de información procedente de diversos aparatos multimillonarios, que ratificarán o derrocarán un montón de teorías sobre el Universo, como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en Suiza, el Colisionador Lineal Internacional (ILC) y satélites como el BBO (Big Bang Observer), el Corot, el Kepler o el Terrestrial Planet Finder.



Física de lo Imposible, del físico teórico Michio Kaku, es un tratado sobre el mundo que nos ofrece la ciencia del futuro. Apenas hay cosas que sean realmente imposibles para la ciencia moderna y que vayan en contra de las leyes de la física. Pero incluso las leyes de la física, dice Kaku, están hechas de hojaldre para poder romperlas. Inspirado en las historias fantásticas de H.G. Wells, Asimov, Cummings, Verne, Arthur C. Clarke, y películas de ficción como Star Trek o La Guerra de las Galaxias, el profesor Kaku analiza las tecnologías supuestamente imposibles de la ciencia ficción, desmitificando algunas de ellas y estimando la posibilidad de hacerlas realidad, y cuánto tiempo tardaríamos en lograrlas o hacerlas comerciales, claro: Campos de fuerza, invisibilidad, estrellas de la muerte, teletransporte, telepatía, psicoquinesia, robots, naves espaciales, antimateria, antiuniversos, la velocidad de la luz, el viaje en el tiempo, universos paralelos, máquinas de movimiento perpetuo, precognición, etc.



Lo sorprendente de esto es que, según el físico del futuro, casi toda esta tecnología imposible podría ser posible en este siglo. Kaku divide el libro en tres clases de imposibilidades: las de clase 1 (posibles en este siglo), las de clase 2 (posibles dentro de cientos o quizá miles de años, ya que no violan las leyes de la física) y las de clase 3 (que irían en contra de las mismas leyes fundamentales de la ciencia actual).



Como veremos, dentro de este siglo podríamos alcanzar un dominio disparatado de la naturaleza, algo completamente demencial y fuera de todo sentido común. “Imposible suele ser un término relativo”, dice Kaku. Hace un siglo era imposible la tecnología de los rayos X, las bombas atómicas, los aviones, los átomos, los agujeros negros, viajar en el espacio, que la Tierra tuviera miles de millones de años, etc. A lo largo de su corta vida, explica Kaku, ha ido viendo cómo “lo aparentemente imposible se convertía en un hecho científico establecido”. El propósito del libro es considerar el tiempo que tardarían en hacerse posibles las cosas que la ciencia moderna considera hoy imposibles. “Gracias a los extraordinarios avances científicos del siglo pasado, especialmente la creación de la teoría cuántica y de la relatividad general, y con la llegada de teorías aún más avanzadas, como la teoría de cuerdas, incluso conceptos que rozan la ciencia ficción, como los viajes en el tiempo y los universos paralelos, están siendo reconsiderados por los físicos”. Madre mía… ¡Qué no podemos esperar del futuro!


Imposibilidades de clase 1
CAMPOS DE FUERZA

“Sólo quienes intentan lo absurdo conseguirán lo imposible”.

M. C. Escher

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“¡Escudos arriba!”, decía el capitán Kirk en Star Trek para activar los campos de fuerza que protegían el Enterprise. Kaku no cree que los campos de fuerza sean algo imposible ni mucho menos. Según explica, “en teoría ciudades enteras podrían brotar instantáneamente del desierto, con rascacielos hechos enteramente de campos de fuerza, que permitirían a sus habitantes modificar a voluntad los efectos del clima: Vientos fuertes, huracanes, tornados… Podrían construirse ciudades bajo los océanos dentro de la segura cúpula de un campo de fuerza. Podrían reemplazar por completo al vidrio, el acero y el hormigón”. Pero al parecer crear un campo de fuerza es mucho más difícil de lo que se pensó al principio, cuando Faraday se percató en 1830 de que el espacio vacío “no estaba vacío en absoluto, sino lleno de líneas de fuerza que podían mover objetos lejanos”. Los campos de fuerza de Faraday, que se consideraron dibujitos sin ninguna utilidad, resultaron ser después “fuerzas materiales reales” capaces de mover objetos y producir potencia motriz.



¿Cómo podríamos crear un campo de fuerza basándonos en las leyes de la física? Pues nuestro amigo sabio Kaku nos responde: “Para crear un campo de fuerza como los que encontramos en la ciencia ficción, se necesitaría una combinación de varias tecnologías dispuestas en capas. Cada capa no sería suficientemente fuerte para detener por sí sola una bala de cañón, pero la combinación sí podría hacerlo. La capa exterior podría ser una ventana de plasma supercargado, calentado a una temperatura lo suficientemente elevada para vaporizar metales. Una segunda capa podría ser una cortina de haces láser de alta energía que crearían una red que calentaría los objetos que la atravesaran y los vaporizarían. Y tras esta cortina láser se podría imaginar una red hecha de nanotubos de carbono, tubos minúsculos hechos de átomos de carbono individuales que tienen un átomo de espesor y son mucho más resistentes que el acero”. De esta manera, caballeros, combinando la ventana de plasma, la red de lásers y los nanotubos de carbono, puede que nuestros nietos acaben diciendo: “Sube los escudos, cariño, que entra corriente”, y lo que realmente activaran es un muro de energía nanotecnológico que no podría ser atravesado por ningún medio imaginable.


LEVITACIÓN MAGNÉTICA

“La única manera de descubrir los límites de lo posible es aventurarse un poco más allá de ellos en lo imposible”.

Segunda ley de Arthur C. Clarke

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Uno de los temas más emocionantes de la física actual es el de la levitación magnética, basada en el estudio de los llamados materiales superconductores, que son capaces de conducir corriente eléctrica sin resistencia ni pérdida de energía cuando los enfriamos por debajo de su temperatura crítica. El futuro de la levitación se verá determinada por nuestra capacidad para crear superconductores a temperatura ambiente. Según Kaku, “si se hacen una realidad, podríamos ser capaces de hacer levitar objetos utilizando el poder de campos de fuerza magnéticos”. Ya hay algunos países desarrollando trenes basados en levitación magnética (trenes maglev), que eliminan la fricción al flotar sobre las vías y permiten alcanzar velocidades de hasta 600 km/h (de momento).



Kaku llama a estos superconductores a temperatura ambiente, el Santo Grial de los físicos, y su creación en el laboratorio provocaría una nueva revolución industrial. “Sería tan barato conseguir potentes campos magnéticos capaces de elevar coches y trenes, que los coches flotantes se harían económicamente viables”. Los coches voladores de las películas futuristas serían una realidad. Y puesto que el ser humano está compuesto principalmente por agua, una sustancia diamagnética, en teoría podríamos ponernos un cinturón hecho de imanes superconductores que nos permitiría elevarnos del suelo sin esfuerzo y flotar en el aire. Explica Kaku que “en un campo magnético de unos 15 teslas (30.000 veces el campo de la Tierra), los científicos ya han hecho levitar animales pequeños, tales como ranas”.






En resumen, los campos de fuerza como los de la ciencia ficción podrían simularse perfeccionando la tecnología actual, pero tardará muchas décadas o incluso un siglo, según Kaku. Y con los superconductores a temperatura ambiente, ese material mágico que tratan de obtener nuestros alquimistas modernos de la física, seríamos capaces de hacer levitar automóviles y trenes y elevarnos por el aire, un poder digno de dioses y superhéroes.


INVISIBILIDAD

“Si una idea no parece absurda de entrada, pocas esperanzas hay para ella”.

Albert Einstein

.

La invisibilidad, que en principio viola las leyes de la óptica, también se basa en el desarrollo de un nuevo tipo de componentes llamados metamateriales. Kaku avisa de que “ya se han construido prototipos operativos de tales materiales que han despertado un gran interés en los medios de comunicación, la industria y el ejército, al hacer que lo visible se haga invisible”. Esto es posible, en primer lugar, porque Maxwell descubrió que la luz es una perturbación electromagnética. “Fue quizá uno de los mayores descubrimientos de la historia humana. El secreto de la luz se revelaba por fin. Hoy entendemos que todo el espectro electromagnético no es otra cosa que ondas de Maxwell, que a su vez son vibraciones de los campos de fuerza de Faraday”.



El secreto de los metamateriales es que “bajo ciertas condiciones, un objeto sólido puede hacerse transparente si los átomos se disponen al azar. Esto puede hacerse calentando ciertos materiales a alta temperatura y enfriándolos rápidamente”. Gracias a las propiedades exóticas de estos materiales artificiales creados en el laboratorio, puede que un día hagamos a los objetos realmente invisibles. Kaku recuerda que ya “en 2006, investigadores de la Universidad de Duke en Durham, Carolina del Norte, y del Imperial College de Londres, desafiaron con éxito la sabiduría convencional y utilizaron metamateriales para hacer un objeto invisible a la radiación de microondas. Aunque hay aún muchos obstáculos por superar, ahora tenemos por primera vez en la historia un diseño para hacer invisibles objetos ordinarios”.






FÁSERES Y ESTRELLAS DE MUERTE

“Las filosofías de una época se han convertido en los absurdos de la siguiente, y las locuras de ayer se han convertido en la sabiduría del mañana”.

Sir William Osler







“¿Es realmente posible el arma Estrella de la Muerte de La Guerra de las Galaxias? ¿Podría un arma semejante concentrar una batería de cañones láser para vaporizar un planeta entero? ¿Son las pistolas de rayos, como los fáseres en Star Trek, armas viables para futuras generaciones de soldados?”, se pregunta Kaku.



Por lo visto, podemos acumular energía ilimitada en un haz de luz. Ninguna ley de la física nos impide construir una Estrella de la Muerte o sables láser. Es más, en la naturaleza ya existen haces de radiación gamma que desintegran planetas al instante. Kaku afirma que las pistolas de rayos son posibles, pero sólo si están conectadas por cable a una fuente de alimentación. De momento, la nanotecnología no nos permite crear baterías en miniatura que produzcan las intensas ráfagas de energía necesarias para un dispositivo manual. Y seguirá sin permitírnoslo hasta finales de este siglo. De la misma manera, se podría construir una sable de luz “utilizando plasmas suficientemente calientes para brillar en la oscuridad y cortar el acero”, pero nos hace falta también una batería portátil de alta energía. Otra cuestión es construir una Estrella de Muerte como la de La Guerra de las Galaxias. “Habría que crear el láser más potente imaginado jamás. En forma de reactores de fusión, algún día podría dominarse la potencia de las estrellas en la Tierra”. Kaku estima que “el uso de láseres potentes para crear pistolas de rayos y espadas de luz portátiles puede clasificarse como una imposibilidad de clase 1, algo que es posible dentro de este siglo”. La creación de una Estrella de Muerte, sin embargo, no viola las leyes de la física, pero sólo sería posible dentro de miles o millones de años, lo que la convierte en una imposibilidad de clase 2.


TELETRANSPORTE



“Si lo miras, lo cambias”. Werner Heisenberg


Según Newton, el teletransporte era imposible. Nada aparece ni desaparece de repente en el universo newtoniano. Pero esto es justo lo que hacen las locas partículas de la teoría cuántica. “Las leyes de Newton, que imperaron durante 250 años, fueron abolidas en 1925, cuando Werner Heinsenberg, Erwin Schrödinger y sus colegas descubrieron que los electrones actuaban como ondas y hacían saltos cuánticos en sus movimientos aparentemente caóticos dentro de los átomos”, explica Kaku.



La física cuántica viola todas las leyes básicas del sentido común: Los electrones aparecen y desaparecen en cualquier momento y están en muchos lugares a la vez. Aunque Einstein pensaba que Dios no jugaba a los dados, lo cierto es que las hipótesis de la mecánica cuántica han sido ratificadas experimentalmente miles de veces. La cuestión es si podremos crear una máquina, valiéndonos de la teoría cuántica, para teletransportar algo a demanda, como en las historias de ciencia ficción. Sorprendentemente, responde Kaku, la respuesta es un sí matizado.



Kaku señala que en 1993, “los científicos de IBM, dirigidos por Charles Bennett, demostraron que era físicamente posible teletransportar objetos, al menos en el nivel atómico. Más exactamente, demostraron que se podía teletransportar toda la información contenida dentro de una partícula. Desde entonces los físicos han sido capaces de teletransportar fotones e incluso átomos de cesio enteros. En unas pocas décadas seremos capaces de teletransportar la primera molécula de ADN y el primer virus”.



Pero teletransportar objetos macroscópicos caóticos formados por billones y billones de átomos, como los seres humanos, está fuera de cuestión por mucho tiempo. Según Kaku, “nada hay en principio que impida teletransportar a una persona real, pero los problemas técnicos a los que se enfrenta tal hazaña son verdaderamente enormes. Probablemente pasarán muchos siglos, o un tiempo aún mayor, antes de que puedan teletransportarse, si es siquiera posible, objetos cotidianos”.






TELEPATÍA

“Una vez descartado lo imposible, lo que queda, por improbable que parezca, debe ser la verdad”.

Sir Arthur Conan Doyle

La telepatía natural, la habilidad para leer la mente de los otros o transmitir pensamientos sin ningún medio físico, como en Slan, de Van Vogt, es imposible hoy en día. Kaku analiza los avances científicos más importantes en el estudio del cerebro: “Pueden utilizarse exploraciones MRI (imagen por resonancia magnética) y ondas EEG (electroencefalográficas) para leer sólo nuestros pensamientos más sencillos, porque los pensamientos están dispersos de forma compleja por todo el cerebro. Pero dentro de unas décadas, puesto que la capacidad de la ciencia para sondear los procesos mentales se va a expandir exponencialmente, a medida que aumente la sensibilidad de nuestros MRI y otros dispositivos sensores, la ciencia será capaz de localizar con mayor precisión el modo en que el cerebro procesa secuencialmente pensamientos y emociones. Pero puesto que el cerebro no es un ordenador, sino una red neural, en la que los pensamientos están dispersos por todo el cerebro, nos encontramos con un obstáculo: el propio cerebro. De modo que aunque la ciencia haga posible descifrar algunos de nuestros procesos mentales, no sería posible leer los pensamientos con la precisión prometida por la ciencia ficción”.



Kaku califica a la capacidad de leer sentimientos generales y pautas de pensamiento como imposibilidad de clase 1, es decir, posible en este siglo. Pero la capacidad de leer más exactamente el funcionamiento interno de la mente se complica hasta el punto de clasificarla como imposibilidad de clase 2. Pero ¿y si pudiéramos explotar mejor el desaprovechado poder del cerebro? ¿Es posible entrenar a las neuronas para obtener el poder de la psicoquinesia?


PSICOQUINESIA

“Es prerrogativa de un loco decir verdades que nadie más dirá”.

Shakespeare


La psicoquinesia consiste en la capacidad mover objetos pensando en ellos (mente sobre materia), literalmente el poder de un dios. Puesto que no podemos acumular energía suficiente para mover objetos con la mente por mucho que nos concentremos, Kaku se pregunta, ¿podría la psicoquinesia ser compatible con las leyes de la física?

Pues no. Pero lo que sí está dentro de las leyes de la física es que “una persona en el futuro sea entrenada para manipular mentalmente un dispositivo sensor electrónico que le confiera poderes divinos (psicoquinesia ampliada por radio o por ordenador). Con el tiempo, los individuos serían capaces de producir, a demanda, ciertos tipos de pautas ondulatorias en la pantalla. La imagen de la pantalla podría enviarse a un ordenador programado para reconocer esas pautas ondulatorias específicas, y ejecutar entonces una orden precisa. Simplemente pensando una persona podría crear una pauta cerebral específica en la pantalla del EEG y activar un ordenador o un motor”.



Kaku imagina que en el futuro una persona paralítica podría vivir en una casa especial diseñada psicoquinéticamente, y “sería capaz de controlar el aire acondicionado, la televisión y todos los electrodomésticos sólo con el pensamiento. Sería posible desarrollar un exoesqueleto especial, que permitiera a una persona paralítica una total libertad de movimientos. En teoría, dicho exoesqueleto podría dar a alguien poderes más allá incluso de los de una persona normal, y hacer de ella un ser biónico que pudiera controlar la enorme potencia mecánica de sus supermiembros sólo por el pensamiento”.



Actualmente sabemos que controlar un ordenador con la mente es posible. Pero ¿cómo podríamos mover objetos, hacerlos levitar y manipularlos en el aire sólo con el pensamiento? Kaku cree que una posibilidad “sería cubrir nuestras paredes con un superconductor a temperatura ambiente y colocar minúsculos electroimanes dentro de nuestros objetos domésticos, permitiéndonos hacerlos levitar mediante el efecto Meissner. Si estos electroimanes estuvieran controlados por un ordenador, y este ordenador estuviera conectado a nuestro cerebro, podríamos hacer flotar objetos a voluntad. Para un observador exterior parecería magia”.


NANORROBOTS

“¿Dinero? ¿Inversiones? En el futuro no hay dinero. Si uno quiere algo, simplemente lo pide”.

James Tiberius Kirk, capitán del Enterprise

Benditos nanorrobots. ¿Hay algo que no puedan llegar a hacer estas microscópicas maquinitas mágicas? Y digo mágicas porque Kaku habla del poder de transformar un objeto en otro con ellas. La física siempre encuentra una forma de abrirse paso a través de lo imposible. ¿Cómo se haría? Pues muy fácil. Según Kaku la nanotecnología podrá permitirnos “utilizar átomos para construir máquinas minúsculas que puedan funcionar como palancas, engranajes, cojinetes y poleas. Con estas nanomáquinas, el sueño de muchos físicos es poder reordenar las moléculas dentro de un objeto, átomo a átomo, hasta que dicho objeto se convierta en otro. En principio, si tuviéramos millones de nanorrobots, estos podrían transformar una cosa en otra. Puesto que se estarían autorreplicando, tan sólo un puñado de ellos serían necesarios para iniciar el proceso”.



En Star Trek lo hacen con un aparato que llaman replicador, que es capaz de fabricar cualquier objeto cuando uno lo pide. Lo cual sería muy práctico para cambiar la forma de entender las relaciones sociales y el mundo entero, desterrando para siempre conceptos como “pobreza” o “valor económico”. Aunque el replicador puede parecer algo imposible, la demostración del principio ya existe en la naturaleza, pues a partir de materias primas como carne y verduras, ésta crea un ser humano en nueve meses. Así que recemos por el gran replicador, que nos llevaría a un mundo sin dinero y nos abriría los nuevos horizontes propios de una civilización madura.


ROBOTS INTELIGENTES

“Yo amo a aquél que desea lo imposible”.

Goethe


“¿Que si pueden pensar las máquinas? Por supuesto. Yo pienso, ¿no es así?”.

Claude Shannon



La pregunta es: ¿Pueden pensar las máquinas?. Pues el problema que tienen los científicos con la IA (Inteligencia Artificial) es que las leyes fundamentales de esta tecnología aún no son bien conocidas. Como dice Kaku, no ha nacido todavía el Newton de la IA, así que es temprano para aventurarse a vaticinar cuándo pegarán los robots el gran salto hacia adelante, pero parece un hecho científico que en algún momento llegarán a darlo. Probablemente. Y cambiará el mundo.



Pero los robots inteligentes no están a la vuelta de la esquina, como muchos pensaban. Hay dos problemas que los han retrasado durante décadas: el reconocimiento de pautas y el sentido común. En cuanto al reconocimiento de pautas, los robots ven y oyen muy bien, mucho mejor que nosotros, pero no entienden nada de lo que ven ni oyen. Como explica Kaku, “cuando un ser humano entra en una habitación reconoce inmediatamente el suelo, las sillas, los muebles, las mesas y demás objetos. Pero cuando un robot explora una habitación no ve otra cosa que una vasta colección de líneas rectas y curvas, que convierte en píxeles. Se necesita una enorme cantidad de tiempo de computación para dar sentido a esa maraña de líneas”.



El segundo problema con el desarrollo de los robots es aún más fundamental, y es su falta de sentido común. “Los científicos de Cycorp han descubierto que hay que programar millones y millones de líneas de código para que un ordenador se aproxime al sentido común de un niño de cuatro años”. Es decir, un ordenador no entiende las cosas más sencillas de la vida, unas nociones básicas que le permitirían desenvolverse por el mundo e interactuar con él. Algo difícilmente posible si además se carece de emociones. Los ordenadores no comprenden qué es lo más importante, son incapaces. Pero desde luego, señala Kaku, no hay nada en las leyes de la física que impida a los robots superarnos en inteligencia. “Si los robots son redes neurales capaces de aprender y evolucionan hasta el punto en que puedan aprender de forma más rápida y más eficiente que nosotros, entonces es lógico que puedan superarnos en razonamiento”. Lo cual podría ser peligroso, desde luego. Pero como esperaba Arthur C. Clarke, “aunque nos convirtamos en mascotas de los ordenadores, llevando una cómoda existencia como un perrillo, confío en que siempre conservaremos la capacidad de tirar del enchufe si nos sentimos así”.






Otra postura bastante popular defiende la fusión de tecnologías de carbono y silicio, es decir, entre seres humanos (hechos de carbono) y robots (hechos de silicio). ¿Estará la solución en fusionarnos con nuestras creaciones como en Ghost in the Shell?. El investigador austriaco Hans Moravec cree que en el futuro lejano “nuestra arquitectura neural será transferida, neurona a neurona, directamente a una máquina”, lo que supone una cierta forma de inmortalidad. Y no hay nada en la física que lo haga imposible. Quizá, dentro de miles de años, la ciencia permita a la humanidad abrazar la inmortalidad (en la forma de cuerpos mejorados basados en ADN, en silicio o en ambas a la vez). ¡Qué rabia tener que morirse ahora!


TIPOS DE CIVILIZACIONES



“¿Qué significa para una civilización tener un millón de años? Tenemos radiotelescopios y naves espaciales desde hace unas pocas décadas; nuestra civilización técnica tiene sólo unos cientos de años… Una civilización avanzada de millones de años de edad está mucho más allá de nosotros de lo que nosotros lo estamos de un lémur o de un macaco”.

Carl Sagan

El astrofísico ruso Nikolái Kardashev clasificó en varias fases el desarrollo de supuestas civilizaciones extraterrestres de acuerdo a su consumo de energía. Esta clasificación, que Kaku utiliza en su libro, se basa en las leyes de la física para agrupar las civilizaciones en tres tipos:



1.Civilizaciones tipo I: Las que recogen la potencia planetaria, utilizando toda la luz solar que incide en su planeta. “Pueden, quizá, utilizar el poder de los volcanes, manipular el clima, controlar los terremotos y construir ciudades en el océano”.



2. Civilizaciones tipo II: Las que pueden utilizar toda la potencia de su sol, lo que las hace 10.000 millones de veces más poderosas que una civilización de tipo I. “La Federación de Planetas en Star Trek es una civilización tipo II. En cierto sentido, este tipo de civilización es inmortal; nada conocido en la ciencia, como las eras glaciales, impactos de meteoritos o incluso supernovas, puede destruirla”.



3. Civilizaciones tipo III: Las que pueden utilizar la potencia de toda una galaxia. “Son 10.000 millones de veces más poderosas que una civilización tipo II. Los borg en Star Trek o la civilización galáctica en la serie Fundación de Asimov corresponden a una civilización tipo III. Han colonizado miles de millones de sistemas estelares y pueden explotar la potencia del agujero negro en el centro de su galaxia. Circulan libremente por las calles espaciales de la galaxia”.



“Nuestra civilización se clasifica como una civilización tipo 0 (es decir, utilizamos plantas muertas, petróleo y carbón para alimentar nuestras máquinas). Sólo utilizamos una minúscula fracción de la energía del Sol que llega a nuestro planeta. Pero ya podemos ver los inicios de una civilización tipo I surgiendo en la Tierra. Internet es el inicio de un sistema telefónico de tipo I que conecta todo el planeta. El inicio de una economía de tipo I puede verse en la aparición de la Unión Europea. El inglés es ya el segundo lenguaje más hablado en la Tierra y puede llegar a ser el lenguaje tipo I hablado por prácticamente todo el mundo”.






NAVES ESTELARES

“El mejor placer de la vida es hacer lo que la gente te dice que no puedes hacer”.

Walter Bagehot

Hoy en día estamos lejos de construir una auténtica nave estelar con la que explorar el espacio. Según Kaku, “los cohetes convencionales con propulsión química apenas alcanzan 70.000 km/h. A esa velocidad se necesitarían 70.000 años sólo para visitar la estrella más próxima. No obstante, la NASA planea sustituir la lanzadera espacial por la nave espacial Orión, que finalmente llevará de nuevo a los astronautas a la Luna el año 2020, tras un paréntesis de 50 años. El plan consiste en establecer una base tripulada y permanente en la Luna. Después de eso podría lanzarse una misión tripulada a Marte”.



Pero está claro que todavía hay que dar con un nuevo y revolucionario diseño de cohete, con un tipo de propulsión capaz de salvar las inmensas distancias entre las estrellas. El candidato favorito de Kaku para llevarnos a las estrellas es el motor estatorreactor de fusión. “Hay abundancia de hidrógeno en el Universo, de modo que un motor estatorreactor podría recoger hidrógeno a medida que viajara por el espacio exterior, lo que daría una fuente esencialmente inagotable de combustible. Una vez recogido el hidrógeno se fusionará y liberará la energía de una reacción termonuclear”. Este tipo de motor podría autopropulsarse indefinidamente hasta alcanzar los confines más lejanos de la galaxia. Y en teoría, sería posible alcanzarlos en muy poco tiempo. Acelerando a velocidad constante durante once años, la nave llegaría al cúmulo estelar de las Pléyades, que está a 400 años luz. Pero según Einstein, dentro de la nave sólo hubieran transcurrido once años. “En 23 años llegaría a la galaxia Andrómeda, situada a 2 millones de años luz de la Tierra. La nave espacial podría llegar al límite del Universo visible dentro del tiempo de vida de un miembro de la tripulación (aunque en la Tierra habrían pasado miles de millones de años)”.



Kaku también habla de una original manera de llegar a las estrellas con tecnologías que bordean la ciencia ficción. Una de las más probables sería “enviar minúsculas cápsulas espaciales que exploten la potencia de las máquinas de tamaño atómico y molecular para explorar las estrellas más cercanas. Podría haber una esfera de billones de estos robots, multiplicándose exponencialmente a medida que crece el tamaño y expandiéndose a una velocidad próxima a la de la luz. Los nanorrobots dentro de esta esfera en expansión podrían colonizar toda la galaxia en algunos cientos de miles de años”.



Pero siendo realistas, dado los avances en el desarrollo de naves espaciales, “es razonable suponer que la primera sonda no tripulada de cualquier tipo podría ser enviada a las estrellas vecinas quizá a finales de este siglo o comienzos del siglo próximo, lo que la convierte en una imposibilidad de clase 1”. Pero probablemente, un diseño realista de una auténtica nave estelar implica el uso de antimateria. Sí, antimateria, esa cosa que suena a ciencia ficción, pero que ya ha sido creada en la Tierra en cantidades ínfimas y nos ofrece “el diseño más prometedor para una nave estelar tripulada”.


ANTIMATERIA Y ANTIUNIVERSOS

“Dadme un punto de apoyo y levantaré el mundo”.

Arquímedes







En efecto, la antimateria existe. Gracias a los potentes colisionadores de átomos, los físicos han logrado crear minúsculas cantidades de antimateria para su estudio. Pero no resulta nada rentable. Para que os hagáis una idea, dice Kaku, “en 2004 al CERN (organización europea para la investigación nuclear) le costó 20 millones de dólares producir varias billonésimas de un gramo de antimateria. ¡A ese ritmo, producir un simple gramo de antimateria costaría 100 trillones de dólares y la factoría de antimateria necesitaría estar activa continuamente durante cien mil millones de años! Esto hace de la antimateria la sustancia más preciada del mundo”. Con toda la antimateria creada en el CERN podrían encender una bombilla durante diez minutos.



Pero todo esto podría cambiar en el futuro. “Si los precios de la antimateria pueden rebajarse aún más por mejoras técnicas y producción en masa, el cohete de antimateria podría convertirse en la base para el viaje interplanetario y posiblemente estelar. En la serie Star Trek, la antimateria es la fuente de energía del Enterprise: sus motores están alimentados por la colisión controlada de materia y antimateria”. Según nuestros conocimientos actuales y la evolución previsible de esta tecnología, Kaku clasifica las naves impulsadas por antimateria como una imposibilidad de clase 1.


Imposibilidades de clase 2
SUPERAR LA VELOCIDAD DE LA LUZ

“Es imposible viajar a velocidad mayor que la de la luz, y desde luego no es deseable, porque hay que sujetarse el sombrero”.

Woody Allen

Según Einstein nada en el Universo puede superar la velocidad de la luz, puesto que se trata de una constante, y viaja a la misma velocidad, independientemente de lo rápido que uno se mueva. Pero ¿pueden las leyes de la física permitirnos algún subterfugio y proporcionarnos una vía de escape? Para el físico de lo imposible, obviamente, la respuesta es sí. Y más de una.



Si no alcanzamos ni superamos la velocidad de la luz podemos abandonar toda esperanza de llegar a las galaxias lejanas. Kaku explica que “para un científico que trabaja con cohetes, la barrera de la luz no es todavía un gran problema, ya que apenas pueden viajar a más de algunas decenas de miles de kilómetros por hora”. Pero en un siglo o dos, cuando los científicos contemplen seriamente la posibilidad de enviar sondas a la estrella más próxima (a 4 años luz de la Tierra), la barrera de la luz podría llegar a ser un problema.






Las dos formas de romper la barrera de la luz se basan en la teoría de la relatividad general de Einstein, donde el espacio-tiempo es en un tejido que puede estirarse más rápido que la luz y que permite agujeros en el espacio que podrían funcionar como atajos a través del espacio y el tiempo:



1. Estirar el espacio: “Si usted llegara a estirar el espacio que tiene detrás y entrar en contacto con el espacio que tiene delante, entonces tendría la ilusión de haberse movido más rápido que la luz. De hecho, no se habría movido en absoluto. Pero puesto que el espacio se ha deformado, ello significa que puede llegar a las estrellas lejanas en un abrir y cerrar de ojos”.



2. Rasgar el espacio: “En 1935 Einstein introdujo el concepto de un agujero de gusano, que como el espejo de Alicia, es un dispositivo que puede conectar dos universos”. Lo que nos enseñaron en el colegio puede que no sea necesariamente cierto, porque puede que la distancia más corta entre dos puntos no sea realmente una línea recta, sino un agujero de gusano.



Agujeros de gusano y espacio estirado son actualmente los métodos más realistas para romper la barrera de la luz. “En 1988 Kip Thorne y sus colegas del Caltech encontraron un ejemplo de un agujero de gusano practicable, es decir, uno a través del cual se podía pasar libremente de un lado a otro. De hecho, podría no ser peor que un viaje en avión. Sin embargo, para crear las violentas distorsiones de espacio y tiempo necesarias para atravesar un agujero de gusano, se necesitarían cantidades fabulosas de materia positiva y negativa, del orden de un estrella enorme o un agujero negro”. Podría ser posible para una civilización de tipo III, pero no para nuestra débil civilización tipo 0 que aún tardará uno o dos siglos en alcanzar un estatus de tipo I. Así que podrían pasar miles de años antes de que podamos pensar siquiera en dominar esas cantidades inimaginables de energía, lo cual lo convierte en una imposibilidad de clase 2.


VIAJAR EN EL TIEMPO



“Si el viaje en el tiempo es posible, entonces ¿dónde están los turistas que vienen del futuro?”.

Stephen Hawking

“El viaje en el tiempo es contrario a la razón -dijo Filby.

¿Qué razón? -dijo el Viajero en el Tiempo”.

H.G. Wells



Desde Einstein sabemos que un segundo en la Tierra no es absoluto, sino que el tiempo varía dependiendo de la velocidad a la que nos movamos. Kaku apunta que “el viaje en el tiempo al futuro es posible, y ha sido verificado experimentalmente millones de veces. Si un astronauta llega a viajar a una velocidad próxima a la de la luz, podría costarle, digamos, un minuto llegar a las estrellas más cercanas. Pero habrían transcurrido cuatro años tal como se experimentan en la Tierra. El récord del mundo de viajar al futuro lo ostenta actualmente el cosmonauta ruso Serguéi Avdeyev, que estuvo en órbita durante 748 días y por eso fue lanzado 0,02 segundos al futuro”.

La paradoja de los gemelos:




Otro asunto distinto es viajar atrás en el tiempo. No tenemos conocimientos suficientes para saber qué pasaría al alterar el pasado con nuestra presencia ni cómo se resolverían las paradojas que podrían surgir. Como dice Kaku, “la historia se convertiría en un inacabable episodio absurdo de los Monty Phyton, cuando los turistas del futuro alteraran los sucesos históricos mientras tratan de conseguir el mejor ángulo de cámara”. El famoso físico Stephen Hawking quería demostrar que es imposible viajar atrás en el tiempo, con lo que propuso una conjetura de protección de la cronología, para hacer la historia segura para los historiadores. Sin embargo, años después, los físicos siguen sin encontrar una ley que impida viajar en el tiempo. Por mucho que se esforzaron, el tiempo resultó ser compatible con las leyes de la física. Hawking cambio de opinión hace poco y dijo que quizá el viaje en el tiempo es posible, “pero no es práctico”.



El motivo de tanta confusión y nerviosismo son las malditas ecuaciones del loco de Einstein, pues ofrecen resultados asombrosos que permiten muchos tipos de máquinas del tiempo. “Son frecuentes las llamadas curvas cerradas de tipo tiempo, que es el nombre técnico para trayectorias que permiten el viaje en el tiempo al pasado. Si siguiéramos la trayectoria de una curva cerrada de tipo tiempo, empezaríamos un viaje y regresaríamos antes de salir”, explica Kaku. Pero la única manera de saber qué efectos tendría la radiación creada por el agujero de gusano y lo que nos sucedería cuando entráramos en una máquina del tiempo, es con la llamada teoría del todo, que unificaría las cuatro fuerzas del Universo. Pero Kaku estima que “quizá tengamos que esperar siglos o incluso más para construir realmente una máquina que ponga a prueba estas teorías. Puesto que las leyes del viaje en el tiempo están tan relacionadas con los agujeros de gusano, parece que debe clasificarse como una imposibilidad de clase 2″.


UNIVERSOS PARALELOS

“A quién va usted a creer, ¿a mí o a sus propios ojos?”.

Groucho Marx

Últimamente se habla mucho de los universos paralelos en la historias y películas de ficción. Michio Kaku nos aclara lo que tiene que decir la física moderna de esta teoría: “Lo que está en juego es nada menos que significado de la propia realidad. Hay al menos tres tipos de universos paralelos que se discuten con intensidad en la literatura científica: el hiperespacio (o dimensiones más altas), el multiverso y los universos paralelos cuánticos”.



Estos universos invisibles se basan en la supuesta existencia de dimensiones espaciales más altas. Pero una cuarta dimensión espacial viola el sentido común. Si, por ejemplo, apunta Kaku, “dejamos que el humo llene una habitación, no vemos que desaparezca en otra dimensión. En ninguna parte en nuestro Universo vemos objetos que desaparezcan o se fuguen a otro Universo. Esto significa que cualesquiera dimensiones más altas, si existen, deben ser de un tamaño menor que el de un átomo”. Gauss dejó a su estudiante, Georg Bernhard Riemann, la tarea de desarrollar las matemáticas fundamentales de las dimensiones más altas (que décadas más tarde fueron importadas en la teoría de la relatividad general de Einstein). “De un plumazo, en la famosa conferencia que pronunció en 1854, Riemann derrocó dos mil años de geometría griega y estableció las matemáticas clásicas de las dimensiones curvas más altas que todavía hoy utilizamos. Pero tras la muerte de Einstein, en 1955, la teoría (de la cuarta dimensión espacial) fue pronto olvidada y llegó a ser una mera nota extraña a pie de página en la evolución de la física”.



Todo esto cambió con la llegada de una teoría sorprendentemente nueva, llamada teoría de supercuerdas, que “postula que el electrón y las otras partículas subatómicas no son otra cosa que diferentes vibraciones de una cuerda, que actúa como una minúscula goma elástica. Si golpeamos la goma elástica, ésta vibra en modos diferentes, y cada nota corresponde a una partícula subatómica diferente”.



“Toda la naturaleza puede explicarse por las armonías de las cuerdas de una lira”.

Pitágoras (582 – 507 a.C.).


La teoría de cuerdas podría llegar a ser la legendaria teoría del todo que Einstein no pudo acabar durante los treinta últimos años de su vida. Buscaba una teoría única y global que resumiera todas las leyes físicas, que le permitiera leer la mente de Dios. “Si la teoría de cuerdas consiguiera unificar la gravedad con la teoría cuántica, entonces podría representar la coronación de una ciencia que se inició hace dos mil años, cuando los griegos se preguntaron de qué estaba hecha la materia”. Según Kip Thorne, “para 2020 los físicos entenderán las leyes de la gravedad cuántica, que resultará ser una variante de la teoría de cuerdas”.



Nuestra tecnología actual, señala Kaku, es demasiado primitiva para revelar la presencia de estos universos paralelos. “Por lo tanto, todo esto se clasificaría como una imposibilidad de clase 2. Pero en una escala de miles a millones de años, estas especulaciones podrían convertirse en la base de una tecnología para una civilización de tipo III”.






Imposibilidades de clase 3
Máquinas de movimiento perpetuo



“Es absolutamente imposible demostrarlo todo”.

Aristóteles

La máquina de movimiento perpetuo, ansiada desde el principio de los tiempos por inventores, científicos y estafadores, es un dispositivo que teóricamente puede funcionar de forma indefinida sin pérdida de energía. O también podríamos hablar de un dispositivo que genere más energía de la que consume, que sería aún mejor. Pero según Kaku, la creación de estos aparatos obligaría a una revisión de las leyes fundamentales de la física, ya que por lo que sabemos, estas máquinas violan las leyes de la termodinámica.







La idea básica es que una máquina de movimiento perpetuo auténtica extrae energía de la pura nada, algo sumamente extraño y que desafía el sentido común. Pero hemos sabido recientemente que “la nada no está vacía en absoluto, sino que rezuma actividad”. Uno de los que propuso esta idea fue el excéntrico genio del siglo XX Nikola Tesla, que pensaba que el vacío podría poseer inagotables cantidades de energía. Tesla afirmó que podía extraer energía ilimitada literalmente a partir del aire, aunque desgraciadamente no lo dejó demostrado en sus notas.



Dice Kaku que aunque viola la primera ley de la termodinámica y las leyes de la mecánica newtoniana, la noción de la energía a partir del vacío ha resurgido recientemente desde una nueva dirección. “Cuando los científicos han analizado los datos procedentes de satélites que están actualmente en el espacio, como el satélite WMAP, han llegado a la sorprendente conclusión de que un 75 por ciento del Universo está hecho de energía oscura, la energía de un vacío puro. Esto significa que la mayor reserva de energía en todo el Universo es la que está en el vacío que separa las galaxias. La cantidad de energía oscura en el espacio exterior es verdaderamente astronómica, y supera a toda la energía de las estrellas y las galaxias juntas. También podemos calcular la cantidad de energía oscura en la Tierra, y es muy pequeña, demasiado pequeña para ser utilizada para impulsar una máquina de movimiento perpetuo”.


La promesa del Universo



“Lo imposible es el fantasma de los tímidos y el refugio de los cobardes”.

Napoleón Bonaparte

¿Será que habrá verdades que siempre se mantengan fuera del alcance de la ciencia? ¿Qué sería imposible para una civilización de tipo III?. Yo soy incapaz de imaginármelo. La física teórica está completamente desbocada y fuera de control, y avanza a hombros de gigantes mucho más rápido de lo que nos da tiempo a asimilar. Como escribe Max Tegmark del MIT, “creo que en 2056 se podrán comprar camisetas en las que estén impresas las ecuaciones que describen las leyes físicas unificadas de nuestro Universo”.



Puede que siempre haya cosas que estén más allá de nuestro alcance y que sean imposibles de explorar. Pero inevitablemente trataremos de alcanzarlas y explorarlas hasta el último aliento. Estamos asistiendo al principio de una nueva física. Para Michio Kaku es realmente prodigioso que “en una simple hoja de papel se puedan escribir las leyes que gobiernan todos los fenómenos físicos conocidos, que cubren cuarenta y tres órdenes de magnitud, desde los más lejanos confines del cosmos hasta el mundo de los quarks y los neutrinos. En esa hoja de papel habría sólo dos ecuaciones, la teoría de la gravedad de Einstein y el modelo estándar. El Universo podría haber sido perverso, aleatorio o caprichoso. Y pese a todo se nos aparece completo, coherente y bello”.



Es cierto. Todo parece estar pensado para que podamos hacer lo que nos dé la gana en el Universo. Todo parece estar perfectamente ajustado en las dimensiones exactas para que podamos vivir, disfrutar, construir naves para viajar por el espacio, superar la velocidad de la luz, huir a otro Universo cuando se muera el nuestro, viajar en el tiempo, vivir siglos, teletransportarnos y manipular la energía de las galaxias como poderosos titanes cósmicos. Las leyes de la física son que no hay ley, y la que haya la haremos arder en nuestras manos todopoderosas. Da la impresión de que ha sido dispuesto así a propósito o quizá subestimamos la capacidad del azar. En cualquier caso, nos lo han dado todo. Sólo nuestra ignorancia nos hace débiles y torpes, nos hace lémures temerosos. Somos los macacos de la vida inteligente, pero no hay ninguna razón para que no lleguemos a ser una civilización de tipo III. Las promesas de la ciencia son muy grandes; son las pirámides de Egipto; son las piedras del Stonehenge, el Disco de Festos; son Lemuria y Sumeria; son Chichén Itzá y Teotihuacan; son Sodoma y Gomorra; son la Isla de Pascua y la máquina de Antikithera; son los círculos de la cosecha y las esferas de piedra de Costa Rica; son las deidades, los demonios y los extraterrestres. Ser dioses inmortales mediante la ciencia y la tecnología, esa es la promesa del Universo.
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