El
profesor Cavor acaba de hacer un descubrimiento que revolucionará el mundo: una
sustancia a base de helio y otros metales que tiene la fantástica propiedad de
anular la fuerza de la gravedad. En un alarde de modestia y humildad
típicamente científicas decide bautizar dicha sustancia con el evocador nombre
de cavorita. Y para mostrar a la
humanidad su proeza decide construir una nave espacial en forma de esfera con
objeto de viajar hasta la Luna. Una vez allí, se encuentra con una raza de
criaturas insectoides gigantes inteligentes.
El
método empleado para propulsar la nave consiste, básicamente, en impregnar su
superficie con cavorita.
Haciendo uso de sus propiedades antigravitatorias, el vehículo se ve repelido
por la superficie terrestre, alejándose paulatinamente sin necesidad de ninguna
otra clase de combustible. Mediante unas persianas móviles distribuidas por la
superficie de la esfera que se abren y cierran a voluntad se consigue exponer
una mayor o menor superficie del vehículo a la acción de la cavorita, con
lo que éste se puede dirigir convenientemente hacia el destino elegido.
Los
dos párrafos anteriores hacen alusión al argumento de la novela titulada Los primeros hombres en la Luna (The First Men in the Moon,
1901) escrita por el inigualable H. G. Wells. Posteriormente, sería llevada al
cine bajo el inspirador título de La
gran sorpresa (First Men
in the Moon, 1964), aunque ya existía una versión muda previa de 1919.
Desde que se conocen las cuatro
interacciones fundamentales que rigen el universo (gravitatoria, electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil), el ser humano ha intentado
comprenderlas, controlarlas y dominarlas. Hemos enviado sondas espaciales que
han abandonado prácticamente nuestro sistema solar, la energía que utilizamos
proviene de reactores nucleares o centrales hidroeléctricas mayoritariamente,
viajamos en trenes que se desplazan a enormes velocidades gracias al fenómeno
de la levitación magnética, etc., etc.
Y, sin embargo, a
pesar de todos estos avances, nunca hemos logrado apantallar la fuerza
gravitatoria de modo semejante a como lo hemos hecho con las fuerzas eléctrica
y magnética, por ejemplo. Estamos habituados a que las fuerzas eléctricas y
magnéticas sean de carácter tanto atractivo como repulsivo, pero desde que sir
Isaac Newton nos obsequiase con su célebre ley de la gravitación universal,
que afirma que la fuerza entre dos cuerpos cualesquiera dotados de masa siempre
es atractiva, hemos estado buscando la manera de soslayar este principio. ¿Cómo
conseguir bloquear o anular la atracción gravitatoria y, sobre todo, cómo
invertirla y hacerla repulsiva, de modo semejante al maravilloso descubrimiento
del profesor Cavor?
Quizá una de las personas que hayan
estado más cerca (al menos así lo afirma él mismo) de alcanzar semejante hazaña
haya sido el físico ruso Eugene
Podkletnov, quien en 1992, mientras trabajaba en
la Tampere University of Technology, en Finlandia, afirmó haber llevado a cabo
un experimento con ayuda de un disco superconductor que rotaba a gran velocidad
y que parecía reducir el peso de los objetos situados por encima del mismo
hasta en un 0,3 %. Posteriormente, en 1996, refinó su técnica y llegó a medir
disminuciones del 2 %. El denominado "efecto Podkletnov" no era
magnético, pues se puso mucho cuidado en realizarlo con materiales de todas
clases, magnéticos o no.
El descubrimiento del físico ruso despertó una enorme controversia en todo el
mundo y multitud de grupos de otros centros de investigación intentaron
reproducir los resultados, al parecer sin lograrlo. Podkletnov fue despedido de
la universidad finlandesa, aunque sigue afirmando que varios colegas en Canadá e Inglaterra han logrado obtener resultados similares a los suyos. Sea como
fuere, la verdad es que muchos colegas creen que el científico ruso no está
en sus cabales o, como poco, falseó sus resultados.
Pero
volvamos de nuevo al mundo de la ciencia ficción. ¿Podría existir una sustancia
con las propiedades de la cavorita, tal vez dotada de masa negativa, en
el sentido "clásico"? Al fin y al cabo, la singular
"materia exótica" posee un comportamiento repulsivo y una densidad de
energía negativa. ¿No cabría la posibilidad de que fuésemos capaces de disponer
de cuerpos dotados con una masa negativa? ¿Qué comportamiento mostrarían estos
cuerpos en presencia de otros, de la misma clase o diferente que la suya?
Imaginemos
por un momento que la nave espacial del profesor Cavor fuese agraciada con una
masa negativa, cortesía de la fantástica cavorita.
Admitamos, asimismo, que las leyes de Newton siguen teniendo validez. ¿Cómo se
moverá la esfera antigravitatoria con respecto a la Tierra? Veámoslo.
La ley de la gravitación universal afirma, como ya dije más arriba, que
dos masas cualesquiera ejercen fuerzas mutuas que crecen con los valores de
dichas masas y, en cambio, disminuyen en relación inversa con el cuadrado de su
separación. Así pues, un cuerpo como la Tierra (con masa positiva) ejercerá una
fuerza sobre la cápsula espacial (con masa negativa) que será repulsiva.
Lo
anterior significa que si imaginamos el cuerpo de masa negativa situado, a
efectos de claridad explicativa, sobre la vertical del punto de la Tierra en
que nos encontremos, la fuerza ejercida por nuestro planeta sobre aquél llevará
la dirección vertical en sentido ascendente. Por otro lado, si la tercera ley de Newton es
válida, la misma fuerza pero opuesta (en este caso, vertical en sentido
descendente) actuará sobre la Tierra debido a la acción de la nave espacial
embadurnada de cavorita.
¿Significa todo esto que ambos cuerpos (Tierra y nave) tenderán a separarse
alejándose paulatinamente el uno del otro? Detengámonos por un momento en esta
cuestión.
Obviamente,
en el caso de que los dos objetos tuviesen masas positivas, sabemos que ambos
ejercerían fuerzas mutuas dirigidas, en sentido vertical descendente sobre la
nave y vertical ascendente sobre la Tierra, respectivamente. De este modo,
ambos cuerpos "caerían" el uno hacia el otro. Pero esto no es más que
una consecuencia de la segunda ley de Newton. En efecto, esta ley
de la dinámica clásica afirma que la aceleración con que se desplaza un objeto
tiene la misma dirección que la fuerza neta que actúa sobre él (en lenguaje
matemático, F = m a, donde las negritas
denotan magnitudes de carácter vectorial). Sin embargo, otra cosa muy distinta
es el sentido del vector aceleración, que coincidirá con el de la fuerza
siempre y cuando el signo de la masa sea positivo. Así, cuando se considera el
movimiento de la nave con masa positiva con respecto a la Tierra, éste debe ser
de caída hacia la superficie del planeta, tal y como estamos acostumbrados a
ver. Equivalentemente, se puede afirmar que es la Tierra la que cae hacia la
nave. Hasta aquí, todo parece bastante normal y de acuerdo a nuestra
experiencia.
Ahora bien, regresemos de nuevo a la
situación en que la nave espacial cuenta con la inestimable asistencia de la cavorita.
Si se le aplica la segunda ley
de Newton, la conclusión a la que se llega es que, dado el signo negativo
de su masa y que la fuerza que la Tierra ejerce sobre ella lleva la dirección
vertical ascendente, entonces el movimiento será vertical descendente (fuerza
neta y aceleración son ahora opuestas). Dicho de otro modo: la nave de masa
negativa cae hacia el suelo exactamente de la misma forma que si tuviese masa
positiva. Siguiendo un razonamiento análogo para el movimiento de nuestro
planeta, éste se alejaría en sentido opuesto al de la nave, es decir,
verticalmente en sentido descendente. En resumen, ambos cuerpos no se moverían
el uno hacia el otro en sentidos opuestos (como cuando tenían masas positivas)
sino en el mismo sentido, con la salvedad de que el de menor masa (en este
caso, la cápsula espacial), debido a su proporcionalmente mayor aceleración,
alcanzaría finalmente al de mayor masa. Profesor Cavor, su gozo en un pozo...
Todo lo anterior fue aprovechado por el físico y célebre autor de ciencia ficción Robert L. Forward para proponer una forma de propulsión de naves espaciales que podrían superar la velocidad de la luz y sin los problemas de aceleración excesiva que acabasen con la tripulación.
Si aún no os ha quedado suficientemente
claro que en esto de la antigravedad algo no encaja o no puede ser, al menos en
el sentido clásico de suponer las masas con signo negativo, pensad por un
momento en un caso totalmente análogo al anterior, es decir, el de la nave
antigravitatoria y el planeta con masa positiva. Imaginemos dos partículas muy
pequeñas, inicialmente en reposo e idénticas en todos los aspectos excepto en
uno: una tiene masa positiva y la otra negativa. Según lo visto en el párrafo
anterior, al dejarlas en libertad, e interaccionar entre sí, las dos partículas
deberían desplazarse en el mismo sentido y con la misma aceleración. Por lo
tanto, sus velocidades respectivas también deberían incrementarse
continuamente, mientras que al mismo tiempo la separación entre ambas debería
permanecer inalterada. ¿De dónde procedería la energía necesaria?
Fuentes:
Time Travel and Warp Drives: A Scientific Guide to
Shortcuts Through Time and Space Allen
Everett and Thomas Roman. The University of Chicago Press, 2012.
How to Destroy the Universe and 34 Other Really Interesting Uses of Physics Paul Parsons. Quercus Books, 2011.
