Guía de uso - Relatividad Especial - Relatividad General - Visión histórica - Multimedia RELATIVIDAD ESPECIAL SECCIONES 3. Viajes al futuro 3.2. Un viaje al centro de nuestra galaxia: Cuento / Actividades Un viaje al centro de nuestra galaxia Tras conquistar la Tierra, el hombre ha puesto un pie en su satélite y enviado sondas no tripuladas por todo el Sistema Solar. La llegada del hombre a Marte está cada día más cercana y parece que sólo falta un esfuerzo económico para emprender este viaje que inauguraría la exploración interplanetaria tripulada. El siguiente paso, después de inspeccionar nuestro sistema planetario, sería visitar otras estrellas, buscar vida en los planetas que giran a su alrededor, adentrarse en zonas poco conocidas de nuestra galaxia, observar las cercanías de un agujero negro... Sin embargo, los viajes interestelares están limitados por las grandes distancias que hay que recorrer ya que, de acuerdo con la Teoría Especial de la Relatividad, las naves espaciales no pueden superar la velocidad de la luz. Las dimensiones de nuestra galaxia son de decenas de miles de años luz. Por ejemplo, la luz que llega a nosotros desde el centro de nuestra galaxia salió de allí hace 30.000 años. Luego, una nave espacial, que forzosamente tendría que ir a una velocidad menor que la de la luz, tardaría más de 30.000 años terrestres en llegar hasta el centro de nuestra galaxia. A primera vista parece que este viaje está fuera de las posibilidades de un hombre y que la idea de embarcarse en una nave camino del centro de nuestra galaxia es absurda. Sin embargo, si la nave va a una velocidad muy cercana a la de la luz, el tiempo se dilatará para los que vayan viajando en ella y el viaje podría ser (al menos teóricamente) realizable en el lapso de una vida humana.
En muchas ocasiones se ha descrito un viaje de este tipo. Casi siempre comienza con los astronautas subiendo a la nave y despidiéndose emocionados de los familiares y amigos a quienes saben que no volverán a ver. Después, la nave deja la Tierra y comienza a acelerarse en dirección al centro galáctico. Los científicos han preparado la propulsión de la nave para que la aceleración sea igual a la que ejerce la gravedad sobre la superficie de la Tierra. De esta manera, el astronauta se siente empujado sobre la superficie trasera de la nave exactamente de la misma manera en que se sentía atraído por la Tierra en su superficie. Esta gravedad artificial le hace sentirse como en casa durante todo el viaje. La tripulación está formada por personal técnico y de mantenimiento, varios médicos para el servicio de enfermería, cocineros, algunos militares y personal científico: 2 astrónomos, 1 biólogo, 1 geólogo, 1 físico teórico y 6 historiadores. A cargo de todos ellos va un comandante. Ninguno de los tripulantes tiene más de 25 años. Gracias a su motor de aceleración constante, la nave recorre rápidamente todo nuestro sistema solar y llega a su límite cuando han transcurrido 16 días. Una velocidad asombrosa si se compara con la de las primitivas sondas espaciales que, como las Voyager, necesitaron varios años para recorrerlo. Sin embargo, la velocidad de la nave es aún de sólo un modesto 2% de la de la luz. La comunicación entre la nave y el control en Tierra se retrasa debido a que la luz debe recorrer la distancia que separa a ambos. Ahora, cuando la distancia supera las 10 horas luz, la comunicación empieza a ser realmente pesada; hay que esperar casi un día entero para tener respuesta a cualquier consulta. La nave abandona el Sistema Solar y se encamina hacia una de las estrellas más próximas; serán los primeros hombres en pasar cerca de una estrella, pero eso no sucederá hasta dentro de varios años. Durante el primer mes de viaje, los astronautas se van acostumbrando a la rutina de la nave. Ya hay que esperar varios días para obtener una respuesta de la Tierra. En el tercer mes, la respuesta a una comunicación entraña una semana de espera. Cuando han transcurrido 8 meses y 9 días en la nave, el comandante reúne a todos solemnemente en el puente de mando y se dispone a enviar el último mensaje que no tendrá respuesta de la Tierra hasta dentro de 10 años, cuando la nave empiece a frenarse. Este mensaje llega a la Tierra el último día del primer año de vuelo de la nave. Debido a la gran velocidad que ha adquirido ya la nave, cualquier mensaje que se envíe a partir del día siguiente no conseguirá llegar a la nave hasta que ésta se frene, dentro de 15.000 años. A las 0 horas del día 31 de diciembre envían un mensaje desde el control de la Tierra que alcanzará la nave cuando el reloj de los astronautas marque 6 años. La respuesta llegará a la Tierra dentro de 364 años. Pasadas las 12h envían otro mensaje que llegará a los astronautas cuando el reloj de la nave marque 7 años y cuya respuesta llegará a la Tierra dentro de 7 siglos. A las 23h envían otro mensaje que alcanzará a los astronautas cuando hayan transcurrido 9 años en la nave. Su respuesta no llegará hasta dentro de 9 milenios a la Tierra. Finalmente, a las 12 menos cuarto de la noche, envían un mensaje que llegará a los astronautas coincidiendo con el inicio del frenado de la nave, cuando el reloj de la nave marque 10 años. La respuesta de este mensaje llegará a la Tierra 30.000 años después del despegue de la nave.
Como vemos, las posibilidades de comunicación son muy pobres. Debido a la dilatación temporal, las noticias que recibirán en la nave durante los 4 últimos años de viaje antes del frenado corresponderán a un solo día en la Tierra. Por el contrario, las comunicaciones que se envían desde la nave durante esos cuatro años se recibirán a lo largo de 30.000 años en la Tierra. ¿Habrá alguien interesado en escuchar estas noticias? ¿Habrá alguien preparado para recibirlas? ¿Habrá alguien en la Tierra...? Dejemos a la estación Tierra enviando atareadamente estos mensajes el último día del primer año y volvamos a la nave. Aquí ya empiezan a notarse los efectos de la dilatación temporal y los relojes han atrasado un mes respecto a los de la Tierra. Para entonces han recorrido ya medio año luz. Aún no han abandonado del todo las inmediaciones de nuestro sol y ya se hallan en pleno viaje relativista sin posibilidades prácticas de comunicación y empezando a notar la dilatación del tiempo.
Para entonces, la velocidad es ya muy cercana a la de la luz, y el paisaje, cuando miran por las ventanas de la nave, se ve muy afectado por el efecto Doppler. Cuando miran por la ventana delantera, las estrellas son muy brillantes y azules y parecen agolparse en la dirección en que se dirige la nave. Por la ventana trasera, sin embargo, las pocas estrellas que se ven son débiles y enrojecidas.
Cuatro años después pasan cerca de una estrella. Es el primer contacto de la Humanidad con un sistema planetario diferente del suyo. En la Tierra han transcurrido ya 74 años. Ninguno de los miembros del equipo científico que dirigió el proyecto está aún en activo y sólo se ha recorrido una milésima parte del viaje total. En realidad, los astronautas pasan a tal velocidad, que apenas pueden observar el Sistema Planetario. No es éste su objetivo. Hubieran necesitado varios años para detener la nave y volver a adquirir una velocidad de crucero aceptable para seguir su viaje. Así que pasan de largo conscientes de que sólo han realizado la milésima parte de su viaje. Siguen viajando durante 15.000 años, medidos en la Tierra, hasta llegar a la mitad del camino hacia el centro de nuestra galaxia e invertir los motores para comenzar el frenado. Sin embargo, la velocidad del cohete es tan cercana a la de la luz, que el tiempo transcurre muy lentamente y dentro de la nave sólo habrán transcurrido 6 años más. El día indicado para comenzar el frenado, los astronautas se concentran en la parte delantera de la nave. Se detienen los motores traseros y desaparece la gravedad artificial. La nave se mueve libremente, sin aceleración, y los astronautas comienzan a flotar. Esta experiencia sólo dura un momento hasta el encendido de los motores delanteros, que comienzan a frenar paulatinamente la nave empujando suavemente a los astronautas sobre la parte delantera. A medida que los motores aumentan su impulso, los astronautas sienten que van pesando más hasta que los motores alcanzan una aceleración equivalente a la de la Tierra. De nuevo está la gravedad artificial en funcionamiento. Ahora ha dado comienzo la segunda etapa de su vuelo, en la que irán frenándose desde la velocidad tan alta (prácticamente la de la luz) que llevan hasta pararse justo cuando lleguen al centro de la Vía Láctea. Esta etapa de frenado es simétrica a la anterior de aceleración y dura otros 10,2 años para los viajeros de la nave, que corresponden a 15.000 años en la Tierra. Al frenar, empiezan a llegar los mensajes que se emitieron desde la Tierra a partir del año 1 de su viaje. Sin embargo su velocidad es tan grande, que durante esta etapa sólo les pueden alcanzar los mensajes enviados durante el segundo año terrestre de viaje. Los astronautas los reciben con relativa indiferencia. Saben que en la Tierra han pasado más de 15.000 años y que estos mensajes no son precisamente de última hora, sino auténticos fósiles electromagnéticos emitidos por personas que no existen desde hace milenios. ¿Qué estará sucediendo en la Tierra ahora mismo? Se preguntan. ¿Se acuerda alguien de ellos? Habrá que esperar a iniciar el viaje de vuelta para saberlo. Una cosa está clara, piensan con melancolía, no se ha descubierto la manera de viajar a mayor velocidad que la de la luz (si no, ya les hubiese visitado alguien de la Tierra para llevarles de vuelta a casa). Transcurridos 20,4 años, la nave se detiene cerca del centro galáctico a 30.000 años luz de la Tierra. El comandante de la nave dice a sus compañeros: -- “Hemos viajado durante 20,4 años con una velocidad prácticamente igual a la de la luz, luego la nave ¡sólo ha recorrido 20,4 años luz hasta llegar al centro galáctico!” Nadie se asombra. Todos conocen perfectamente la solución a la paradoja. Es otro efecto relativista, la contracción del espacio, la otra cara de la moneda de la dilatación temporal. La segunda etapa del viaje ha terminado en un sistema solar con un planeta situado en la zona de habitabilidad. Los tripulantes han dedicado mucho esfuerzo a buscar un sistema de este tipo en el que detenerse, pero sobre todo ha habido mucha suerte ya que el rumbo de la nave es muy difícil de corregir y los sistemas con planetas habitables son muy escasos. A medida que se acercan al planeta que han bautizado ÍTACA, los astronautas sienten la emoción de los navegantes de todos los tiempos tras una larga travesía. Van a pisar tierra firme. El planeta es de tamaño inferior a la Tierra, pero más grande que Marte. Hay agua en su superficie y una actividad volcánica moderada. No hay oxígeno en la atmósfera, ni vida. Los astronautas construyen una pequeña base autónoma con excavaciones mineras y cultivos. Elaboran un proyecto para transformar la atmósfera del planeta introduciendo algas azules que generan oxígeno. Así transcurren dos años en los que el interés por la Tierra desaparece casi por completo. Los astronautas evitan oír los mensajes de la Tierra (ahora les están llegando los del año 4 después de su partida), que sólo les traen recuerdos nostálgicos. Cuando llega el momento de la vuelta a la Tierra, el comandante ya sabe que no le acompañará más que un puñado de hombres. Los demás prefieren correr su suerte como pioneros en un nuevo mundo a emplear otros 20 años en volver a un planeta en el que habrán transcurrido 60.000 años desde que salieron. 22 años después de su partida de la Tierra, la nave despega de Ítaca y comienza su viaje de regreso. La vuelta también se divide en dos etapas: una de aceleración y otra de frenado y es totalmente simétrica salvo en la comunicación con la Tierra. Durante el primer año de regreso, los astronautas reciben mensajes correspondientes al quinto año desde su salida de la Tierra, noticias aún muy poco interesantes. Al final de este año reciben las últimas noticias de Ítaca. Saben que ninguna comunicación será posible ya con sus compañeros. Sin embargo, a medida que transcurre el viaje de vuelta empiezan a recibir todos los mensajes enviados desde la Tierra durante decenas, cientos y miles de años. Durante los cuatro primeros años de viaje de regreso reciben las noticias del primer cuarto de siglo después de su partida; en el quinto año, las del primer siglo. Los historiadores se animan, empiezan a estudiar la evolución de la civilización terrestre. En el séptimo año, los historiadores tienen a su disposición 1.000 años para analizar y se dedican con pasión a estudiar los nuevos avances y cambios históricos, pensando maravillados en el material que les irá llegando en los años siguientes. De hecho lamentan la falta de personal cualificado para analizar la ingente información (años comprimidos en días) que les llega. Sin embargo, en el mes de febrero del año octavo de vuelta medido en la nave la situación da un cambio inesperado. Durante este mes, que representa un siglo en la Tierra, se produce un cambio radical, la Humanidad da la espalda al desarrollo tecnológico y los mensajes enviados a la nave son cada vez más espaciados hasta que, transcurridos 100 años (1 mes en la nave), el interés es tan pequeño, que se cierran las emisiones. Ni siquiera hay un último mensaje de aliento a los astronautas. Simplemente se corta la comunicación. El comandante reúne a la tripulación para informarles de lo que sucede. Hay quien propone enviar mensajes para que en la Tierra no se olviden de ellos. La idea es inmediatamente desechada, ya que la velocidad de la nave es tan cercana a la de la luz que los mensajes llegarán a la Tierra con una ventaja de sólo un año terrestre sobre la nave y aún han de transcurrir más de 15.000 años en la Tierra para llegar allí. Sólo cabe tener paciencia y esperar... Pasado el décimo año desde la salida de Ítaca, la propulsión de la nave se invierte y comienzan los últimos 10,2 años de viaje. Gracias al frenado, los mensajes de Ítaca empiezan a llegar. Cuando faltan 2 años para llegar a la Tierra, los astronautas comienzan a enviar mensajes recordando su existencia y anunciando su pronta llegada en menos de 25 años terrestres. Cuando ya la nave va a una velocidad baja respecto a la de la luz empiezan a llegar las respuestas a los mensajes. No han sido escritas con ninguno de los códigos en la nave y parecen indescifrables. En los mensajes aparecen copias idénticas de los mensajes enviados por la nave, lo que hace pensar al comandante que los mensajes de la nave no han podido ser descifrados tampoco en la Tierra, pero que los habitantes terrestres querían dejar claro que se habían recibido los mensajes. Decide actuar de la misma manera enviando nuevos mensajes que contuvieran trozos de los recibidos de la Tierra. Los historiadores elaboran una hipótesis para explicar la incomunicación: la civilización en la Tierra sufrió un gran retroceso, apartándose de la tecnología hasta llegar de nuevo a la Edad de la Piedra, pero en los últimos 30.000 (curiosamente sólo algo más de lo que separa a Altamira de la conquista de la Luna), los hombres han vuelto a edificar una civilización en los umbrales del salto espacial, pero con un nuevo lenguaje y una tecnología diferente. Ya se encuentran los astronautas en nuestro sistema solar. Recuerdan con añoranza el momento de su partida cuando apenas habían cumplido los veinte años de edad. Ahora tienen más de 60. En la Tierra han transcurrido 60.000 años en los que su cultura desapareció y ahora parece que una nueva civilización ha conseguido desarrollarse lo suficiente como para comunicarse con ellos. ¿Como será la nueva sociedad? ¿Cómo los acogerá? Pronto lo sabrán. Examinando distraídamente los últimos mensajes incomprensibles, pero preciosos, de la Tierra, el comandante reflexiona y piensa si todo ha valido la pena, si no ha sido un viaje absurdo. Entonces se acuerda de Ítaca y sonríe tranquilo...Epílogo
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