La física de Watchmen I: Taquiones.

Aprovechando el próximo estreno de la película, y que se trata de un de los mejores tebeos sobre ciencia ficción, y una de las mejores obras del género en cualquier formato, voy a dedicar una pequeña serie para comentar algunos aspectos de la física presente en él. En realidad no se trata más que simples menciones a ciertas teorías o hechos de la Física, pero es una buena excusa para hablar sobre ello, y lo más importante, buscar conexiones con otras obras de ficción científica de calidad. Para comenzar hablaré de los taquiones ya que éstos están relacionados con el comportamiento del Dr. Manhattan hacia el final de la obra. Entonces, ¿qué son los taquiones?.

Para comprenderlo tenemos que analizar la Teoría de la Relatividad Especial de Einstein, Poincaré y Lorentz. A veces se considera como una teoría cinemático, otras veces se considera como una teoría asociada a los campos electromagnéticos, pero tales interpretaciones son erróneas. En realidad se trata de una teoría que establece una interpretación geométrica que ha de estar presente en todos los ámbitos de la Física, y en todo caso la base geométrica fundamental de cualquier teoría clásica de los campos que sea consistente. Dicha teoría, tal como fue formulada por Einstein, se basa en dos postulados simples: la existencia de una velocidad característica (que se corresponde con la velocidad de la luz en el vacío) que es constante, y la equivalencia de la física que perciben diferentes observadores que se mueven de una forma determinada (en reposo o a velocidad constante).

A partir de esos dos postulados pueden obtenerse diversas predicciones. Una es que no se puede establecer el concepto de simultaneidad de sucesos y que ha de introducirse un marco geométrico en el que espacio y tiempo van de la mano en una única entidad, el espacio-tiempo. Ese será uno de los temas de una de las entregas de esta serie. Pero aquí nos interesa más que la masa de una partícula depende del estado de movimiento, o para decirlo de forma más precisa para no dar lugar a confusiones, que la masa que miden diferentes observadores depende del estado de movimiento. Ocurre, además, que esta dependencia es tal que para que un objeto con masa distinta de cero alcance la velocidad de la luz ha de acelerarse con una cantidad infinita de energía.

Es por esta razón que se considera que nada puede viajar más rápido que la luz. Si bien existen partículas que viajan a la velocidad de la luz, los fotones, están tienen una masa medida en el sistema de referencia en que están reposo de valor cero, y siempre viajan a esa velocidad. De aquí surge el límite de velocidad de la luz. No tiene físicamente sentido considerar una energía infinita, luego cualquier objeto con masa no puede alcanzar dicha velocidad. Aunque esto parece una mala noticia para la space opera de batallas espaciales ha dado lugar a todo un subgénero de ciencia ficción: las naves generacionales.

Pero esta es solo la mitad de la historia. La Relatividad Especial impide que una partícula acelere hasta la velocidad de la luz, pero a priori no prohibe que puedan existir partículas que viajen a una velocidad mayor que la de la luz, siempre que estas no se frenen a esa velocidad. La razón es que en la ecuación de dependencia de la masa frente a la velocidad es una raíz cuadrada, y además de la soluciones reales podemos considerar soluciones complejas. El físico Gerald Feinberg desarrolló en un artículo escrito en 1967 las propiedades de partículas asociadas a dicho tipo de soluciones de las ecuaciones relativistas: los taquiones.

A partir del análisis de Feinberg se deducen algunas propiedades de este tipo de partículas que las hacen problemáticas. En primer lugar se espera que por el hecho de viajar a velocidades mayores de la luz puedan emitir algún tipo de radiación, pero al hacerlo se frenarían, lo que a su vez haría que emitiesen más radiación aún (este es el fundamento de una de las armas de La Guerra Interminable de Joe Haldeman). De ser así los taquiones deberían de emitir grandes cantidades de radiación que serían detectables. Pero es peor el hecho de que las soluciones de las ecuaciones implican que la energía para tales partículas tendría un valor imaginario, lo que en la práctica se traduce en que el vacío sería inestable ante la presencia de taquiones. Como parece que no estamos achicharrados por un baño de radiación parece ser que a pesar de todo no existen los taquiones, que sepamos.

Sin embargo no podemos descartar su existencia del todo. En los modelos de cuerdas los taquiones surgían como soluciones posibles, lo que era problemático. Esto se solucionó con la introducción de nuevas simetrías de modo que en las teoría de las supercuerdas tales soluciones ya no serían importantes. Pero se ha estudiado de todos modos cómo aún existiendo tales soluciones en la práctica no serían detectables. Pero a todos los efectos prácticos, para nosotros, es como si no existieran. Aunque también es verdad que se ha propuesto que los taquiones en realidad se manifiestan como partículas convencionales y es lo que podrían ser en realidad ciertos tipos de neutrinos. De nuevo parece que en la práctica no se manifestarían sus excéntricas propiedades.

Los taquiones son importantes para la ciencia ficción porque tienen otra propiedad más muy interesante. Al viajar más velozmente que la luz servirían como un medio de transporte interestelar o al menos, como un medio para transmitir información entre civilizaciones extraterrestres. Pero ocurre que al viajar superlumínicamente podrían transmitir información del futuro al pasado, violando la causalidad. Se han estudiado diversos problemas que muestran las paradojas que surgen, por ejemplo a partir de una ideada por el físico Richard Tolman, analizada por Gregory Benford.

Precisamente a Benford le debemos una de las pocas novelas de ciencia ficción donde los taquiones son esenciales en la trama, y posiblemente su mejor novela en su irregular trayectoria: Cronopaisaje.