Charles Sheffield: Las crónicas de McAndrew

Cuanto más nos acercamos a uno de ellos, menos se aplica nuestro habitual sistema de referencia absoluto. El kernel define su propio sistema absoluto de referencia, que rota consigo. Una vez traspuesta cierta distancia al kernel (el «límite estático» del que antes hablábamos), todo se revuelve, se ve arrastrado y obligado a adoptar el sistema de referencia en rotación definido por el agujero negro en rotación.

Este dispositivo aparece por primera vez en la Segunda Crónica, pero se utiliza en todos los relatos posteriores.

Comencemos por la ciencia bien establecida. Nuevamente debemos remontarnos a comienzos de siglo, a la obra de Einstein. En el año 1908 escribió lo siguiente:

«…Suponemos la completa equivalencia física de un campo gravitacional y la correspondiente aceleración del sistema de referencia…» Y en 1913:

«Un observador encerrado en un ascensor no tiene modo de saber si el ascensor está en reposo en un campo gravitacional estático o si el ascensor está situado en un espacio de gravedad, con movimiento acelerado mantenido por fuerzas que actúan sobre el ascensor (hipótesis de equivalencia).» Esta hipótesis o principio de equivalencia es un componente central de la relatividad general. Si uno pudiera ser acelerado en una dirección dada a mil g, y simultáneamente arrastrado en la dirección inversa por una intensa fuerza gravitacional que produjera mil g, uno no sentiría ninguna fuerza. Sería como estar en caída libre.

Como dice McAndrew, cuando se comprende este hecho, el resto es mecánica pura. Uno coge un gran disco circular de materia condensada (luego hablaremos más de esto), suficiente para producir una aceleración gravitacional de 50 g sobre un objeto de prueba (como por ejemplo un ser humano), sentado en mitad del plato. También dispone de una fuerza que acelera el plato lejos del hombre a unos 50 g. La fuerza neta sobre la persona en mitad del plato será entonces de cero. Si uno aumenta gradualmente la aceleración del plato, de cero a 50 g, para estar cómoda, la persona también tendrá que moverse gradualmente, comenzando lejos del disco para terminar en contacto con él. Así, la cápsula-habitáculo deberá moverse a lo largo del eje del disco, según sea la aceleración de la nave: alta aceleración, cerca del disco; baja aceleración, lejos del disco. Hay otra variable importante: las fuerzas de marea sobre el pasajero. Éstas son provocadas por la variación de la fuerza gravitacional en función de la distancia. No sería nada bueno que la cabeza de una persona sintiera una fuerza de un g y los pies una de treinta. Insistamos en que el nivel de variación de la aceleración no sea de más de un g por metro cuando la aceleración provocada por el disco sea de 50 g.

La aceleración gravitacional producida a lo largo del eje de un delgado disco circular de materia con masa total M y radio R, es un típico problema de teoría potencial clásica. Suponiendo que el radio del disco sea de 50 metros, que la aceleración gravitacional que actúa sobre el objeto de prueba en el centro del disco sea de 50 g y que las fuerzas de marea sean simplemente de un g por metro, puede resolverse la masa total M, junto con las fuerzas de marea y la fuerza gravitacional que actúan sobre un cuerpo a diferentes distancias Z a lo largo del eje del disco.

La Tabla I muestra el diseño de la propulsión equilibrada de McAndrew en un caso como el expuesto. La distancia de los pasajeros con respecto al centro del plato va desde 246 metros, donde el plato produce una aceleración gravitacional de 1 g sobre los pasajeros —y en la que la fuerza, neta sobre ellos es de 1 g cuando la propulsión no actúa— hasta cero metros, donde el plato produce una aceleración gravitacional de 50 g sobre los pasajeros, la propulsión los acelera a 50 g, y se sienten como si estuvieran en caída libre. Nótese que la fuerza de mareas alcanza su punto máximo, de un g por metro, cuando los pasajeros están más cerca del disco.

Este dispositivo actuaría realmente como he descrito, sin ninguna participación de la ciencia ficción, si uno pudiera proveer el plato de materia condensada y la propulsión necesaria. Por desgracia, esto resulta algo serio. Todas las distancias son razonables, y también lo son las fuerzas de marea. Lo que ya no es tan razonable es la masa del disco que hemos empleado: algo más de nueve billones de toneladas; un disco semejante de 100 metros de ancho y un metro de espesor tendría una densidad promedio de 1.170 toneladas por centímetro cúbico.

Es una densidad modesta comparada con la que existe en una estrella de neutrones, y diminuta comparada con la de un agujero negro. Sabemos que estas densidades existen en el Universo. Pero en la Tierra no disponemos en la actualidad de ningún material que se acerque siquiera a valores tan elevados: las densidades de los que conocemos son un millón de veces menores. Y si la materia no es de alta densidad, el disco de masa no funcionaría como hemos descrito. ¡Menudo problema!

Es el momento de acudir de nuevo a la ciencia ficción: supongamos que en doscientos años pudiésemos comprimir la materia a densidades muy altas, y mantenerla así mediante poderosos campos electromagnéticos. En tal caso sí podría construirse el plato de masa que necesita la propulsión de McAndrew. Haría falta muchísima materia, pero eso no sería un impedimento pues en el Sistema Solar hay materia de sobra. Y aunque una masa de 9 billones de toneladas puede parecer excesiva, según los parámetros especiales es ínfima: menos que la de un modesto asteroide.

Con esa única extrapolación de la ciencia actual, parecería posible disponer de la propulsión equilibrada de McAndrew. Hasta podríamos sugerir de qué forma efectuar la extrapolación con una aplicación razonable de la física actual.

Por desgracia, las cosas no son tan fáciles como parecen. Todavía hay mucha más ciencia ficción que dar a conocer antes de poder crear la propulsión de McAndrew como dispositivo útil. Veámoslo a continuación, y señalemos que esto es un tema central de la Tercera Crónica.

Supongamos que el mecanismo de impulsión sea el más eficiente entre los que son coherentes con la física actual: una impulsión fotónica, en la que el combustible es completamente convertido en radiación y utilizado para propulsar la nave. En la ciencia actual nada se opone teóricamente a esta clase de impulsión, y cierto análisis de las reacciones materia-antimateria indican que algún día podrá conseguirse esta impulsión fotónica. Supongamos que sabemos cómo construirla. Pero incluso con esta propulsión «suprema», la nave de McAndrew seguiría teniendo problemas. No es difícil calcular que, con una propulsión de cincuenta g, la conversión de materia a radiación necesaria para mantener la propulsión consumiría rápidamente la propia masa de la nave. En pocos días desaparecería más de la mitad de la masa, y McAndrew se quedaría sin nave en qué viajar.

Para resolver este problema hace falta mucha más ciencia ficción que la sencilla tarea de producir materia condensada estable. Debemos recurrir a la física actual con el ánimo con que Richard Nixon debió leer la Constitución de los EE.UU.: para buscar alguna escapatoria. Debemos encontrar incongruencias en el cuadro general del Universo que proporciona la física actual y explotarlas como elementos necesarios.

El mejor lugar en el que buscar incongruencias es donde ya sabernos que las hay: en la conjunción de la relatividad general y la teoría cuántica. Si calculamos la energía asociada con la ausencia de materia en la teoría cuántica —el «estado de vacío»— no obtenemos cero, como indicaría el sentido común. En cambio, obtenemos un alto valor positivo por unidad de volumen: E0. En un análisis clásico, podría argumentarse que el punto cero de energía es arbitrario, y que uno sencillamente puede comenzar a medir las energías desde el valor E0. Pero si aceptamos la relatividad general, se nos priva de esta opción. La energía, en todas sus formas, produce una curvatura del espacio-tiempo. Por lo tanto no podemos cambiar la definición del origen de la escala de energía. Si se acepta esto, no puede negarse la existencia de la energía del estado de vacío. Es real, aunque difícil de aprehender, y su presencia nos brinda el agarradero que necesitábamos.