Kip Thorne, la imaginación del creador

Por Luis Junco

Nuestra estrella, el Sol, está a mitad de su vida. Dentro de cinco mil millones de años acabará su existencia y en su agonía también acabará con nuestro planeta, al que hasta entonces habría dado la vida. Como avergonzado de su propia muerte, primero enrojecerá y en un último y ardiente abrazo se inflará como un globo, absorbiendo a sus hijos más cercanos: Mercurio, Venus, la Tierra, Marte… Después, en la misma actitud de Julio César cubriéndose la cabeza con su manto, el Sol envolverá su cadáver con una espléndida nebulosa que durará diez mil años. Por fin, se enfriará y desaparecerá de la vista. 

Otras estrellas con más ínfulas (y más pesadas) que el Sol se desprenden de su piel en una explosión descomunal (supernova) capaz de iluminar el firmamento durante meses con un brillo equivalente a toda una galaxia. Su cadáver será una estrella de neutrones (compuesto esencialmente de neutrones), de unos pocos kilómetros de diámetro y una densidad difícil de imaginar (un trozo del tamaño de un terrón de azúcar pesaría 100 millones de toneladas). Y aún hay un caso más extremo, para estrellas más masivas: después de desprenderse de su corteza con una explosión supernova, su cadáver será tan pesado que literalmente hará un agujero en el tejido espacio-temporal. Se habrá formado un agujero negro (denominación debida a John Wheeler, del que ya hemos hablado en este blog). Nada podrá escapar de su interior, ni siquiera la luz. Lo que allí ocurra sigue siendo un misterio. 

De todo esto trata el libro Agujeros negros y tiempo curvo, de Kip Stephen Thorne, que a pesar de los más de veinte años desde su publicación sigue siendo un libro de referencia, tanto para los ya iniciados como para aquellas personas que por primera vez quieren saber de los misterios desvelados por la Teoría General de la Relatividad. Estoy convencido de que a nadie defraudará.

Pero en esta entrada quiero referirme a algo casi secundario en el libro, una anécdota que nos cuenta el autor y que, a mi juicio, pone de manifiesto cómo, más allá del conocimiento, la imaginación y la intuición del creador abren el camino a verdades ocultas de la realidad. 

En 1984 Thorne recibe la llamada telefónica de Carl Sagan, con quien comparte una antigua amistad. Sagan, que es un reconocido astrofísico pero no experto en la teoría relativista, está acabando una novela de ciencia ficción en la que los humanos establecen un primer contacto con una civilización extraterrestre. No quiere meter la pata y pide a Kip Thorne que le eche un ojo al manuscrito y compruebe que no haya ningún disparate científico. La novela se titulaba Contact, que en 1995 sería llevada al cine en una versión del director Robert Zemickis y en la que Jodie Foster hacía de doctora Arroway, la protagonista de la novela. En un largo viaje en coche desde Pasadena a Santa Cruz con su esposa Linda y su hijo Bret, que se alternan en la conducción, Thorne se lee la novela y pronto descubre una de esas fallas científicas que pueden arruinar el conjunto. En la trama, Sagan había imaginado que la doctora Arroway viajaba a la estrella Vega, a 25 años luz de la Tierra, a través de un agujero negro cercano a nuestro planeta, viaje que no le llevaría más de una hora. Para Kip Thorne había dos problemas. Primero que pretendía ser un viaje de ida y vuelta, y nada de lo que entra a un agujero negro puede regresar a su lugar de origen. Y segundo, que cualquier intento de atravesar un agujero negro para emerger en otra parte del Universo está condenado al fracaso. La nave, la doctora Arroway y hasta el último de sus átomos quedarían despedazados. Había que buscar otra solución compatible con las leyes de la Física. En el viaje de vuelta de Santa Cruz, en algún lugar de la interestatal 5, a la altura de Fresno, a Thorne se le ocurrió que solo podría salvar la historia cambiando el agujero negro por lo que hoy se conoce como agujero de gusano. 

Como los agujeros negros, los de gusano son una solución de la ecuación de campo de Einstein, descubierta por Ludwig Flamm en 1916. (Por cierto, a pesar de que salían como resultado de su ecuación, el propio Einstein intentó argumentar contra la existencia de los agujeros negros, sin éxito. Hoy día son abrumadoras las pruebas de su existencia.) A diferencia, los agujeros de gusano tienen dos bocas, a través de ellos podría realizarse un viaje ida y vuelta, y su particularidad más notable es que une dos puntos del espacio tiempo a través de un atajo en el hiperespacio. (Si imaginamos que el Universo es bidimensional, una hoja de papel en el que solo viven los seres dibujados en ella, el hiperespacio sería el Universo de tres dimensiones al que estamos habituados. Esos seres bidimensionales no podrían ni imaginarlo. En nuestro caso, seres tridimensionales que vivimos en un Universo de tres dimensiones, el hiperespacio tendría seis dimensiones. Tampoco podemos imaginarlo.) Volviendo a la novela de Sagan, ese viaje de 25 años luz de La Tierra a la estrella Vega, que con la tecnología actual duraría unos 90 mil años, podría realizarse a través del atajo del agujero de gusano en unas pocas horas. En ese sentido, la trama podría salvarse. Pero había otro problema. 

En el cálculo precipitado que sobre las ecuaciones de campo de Einstein realizó Kip Thorne en el trayecto de vuelta a Pasadena, descubrió que el túnel que unía las dos bocas del agujero de gusano era algo efímero, podría cerrarse en cualquier momento. El viaje de la doctora Arroway y su nave desde La Tierra hasta Vega tenía visos de acabar igual que el propuesto por Sagan a través del agujero negro, en una catástrofe. A no ser…

La única manera de mantener abierto el túnel entre las dos bocas del agujero de gusano era inyectar algún tipo de material que, gravitacionalmente, empujara las paredes. Lo llamé material exótico, porque es algo que ningún humano ha visto hasta ahora. 

(La materia ordinaria, la que conocemos, tiene energía positiva, es decir, hace que gravitacionalmente los cuerpos se atraigan. Lo que proponía Thorne era justo lo contrario. Una materia de energía negativa, que repeliera gravitacionalmente los cuerpos.)

Tal vez esta materia exótica exista. Esta era la única manera que pude encontrar de ayudar a Carl (Sagan).

Y esa fue la versión final de la novela Contact.

Poco tiempo después, Thorne descubre que otro de sus grandes amigos, Stephen Hawking, había deducido que en el horizonte de los agujeros negros (la superficie esférica de su boca de entrada) tenía que existir la materia exótica.

Imagino el alborozo de Kip Thorne. Como lo imagino ahora, veinticinco años más tarde, cuando científicos no de una civilización muy avanzada, sino de La Tierra, han creado por primera vez en el laboratorio “materia exótica”. (https://nmas1.org/news/2018/01/11/masa-negativa)

Una vez más, la imaginación y la intuición de los creadores se adelantan a la realidad. El viaje de la doctora Eleanor Arroway es posible.

(Kip Torne también participó en el argumento de otra película, Interestelar. Su libro La ciencia de Interestelar es otra joya de la divulgación científica.)

2 Comments

  1. Pedro Mariné dice:

    Gracias, Luis. Magnífico entrelazamiento físico – literario.

  2. La Discreta dice:

    Decíamos en la entrada que las pruebas de la existencia de agujeros negros son abrumadoras, pero hasta ahora no se había podido “ver” uno. Hoy, 10 de abril de 2019, por primera vez se ha podido fotografiar uno. Está en el centro de una lejana galaxia –M87- a 55 millones de años luz de nosotros (55 trillones de kilómetros); tiene un diámetro de 40 mil millones de km y una masa de 7 mil millones soles. Un auténtico monstruo que engulle toda la masa que gira a su alrededor (eso brillante que envuelve la boca negra del agujero) a una velocidad próxima a la de la luz. Es como un enorme sumidero. La imagen es del llamado Telescopio de Horizonte de Sucesos, que combina las imágenes de 9 radiotelescopios localizados en diversos puntos de la superficie de la Tierra. Aquí tenéis las imágenes:
    https://www.bbc.com/mundo/noticias-47880446

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