Árbol del Más Alláideas de frontera sobre energía, espacio-tiempo y mente

Base real

• Efecto Casimir: En 1948 Casimir predijo que dos placas metálicas sin carga puestas muy cerca en el vacío se atraerían, porque entre las placas caben menos fluctuaciones cuánticas que fuera. En 1997 Lamoreaux midió la fuerza con una balanza de torsión, con un error de cerca del 5 % respecto a la teoría. La densidad de energía entre las placas es menor que la del vacío, la única «densidad de energía negativa» confirmada en un experimento.

• Fusión de helio-3: La mayor parte de la energía que libera la fusión de deuterio y helio-3 la llevan partículas cargadas, que se pueden convertir directamente en electricidad, con mucha menos radiación de neutrones. El precio es una temperatura varias veces mayor que la que necesita la fusión de deuterio y tritio. El suelo lunar contiene helio-3 implantado por el viento solar, en solo unas pocas partes por mil millones.

• Estatorreactor de Bussard: En 1960 Bussard propuso recoger hidrógeno interestelar como combustible con un enorme embudo magnético: cuanto más rápido vuelas, más recoges. Cálculos posteriores hallaron que el arrastre magnético sobre el plasma interestelar suele ser mayor que el empuje de la fusión, así que funciona más bien como un paracaídas de freno. Resultó ser una buena forma de frenar una nave estelar.

• Motor estelar: En 1987 Shkadov imaginó un espejo curvo gigante colocado a un lado de una estrella, que reflejara de vuelta la mitad de su luz. El desequilibrio en la presión de radiación haría que la estrella arrastrara consigo todo su sistema planetario. Para una estrella como el Sol, la velocidad tras 1 millón de años sería de unos 20 m/s, tras 1000 millones de años unos 20 km/s, con un desplazamiento total de unos 34 000 años luz.

• Potencia del chorro de un agujero negro: En 1977 Blandford y Znajek calcularon que las líneas de campo magnético que atraviesan un agujero negro en rotación pueden extraer su energía rotacional e impulsar un chorro que sale disparado a casi la velocidad de la luz. Se cree que esto alimenta los chorros de los cuásares; el centro de la galaxia M87 tiene un chorro así de unos 5000 años luz de largo.

• Kugelblitz: En teoría, concentrar suficiente luz en un solo punto crearía directamente un agujero negro. Pero un cálculo de 2024 mostró que, antes de que la luz sea tan intensa, «arranca» pares electrón-positrón del vacío y se lleva la energía (el efecto Schwinger). Los efectos cuánticos bloquean este camino.

• Motor de agujero negro: En 2009 Crane y Westmoreland calcularon que un agujero negro artificial de unas 600 000 toneladas y un radio menor de 1 attómetro podría dar unos 1,6×10¹⁷ W por radiación de Hawking, con una vida de unos 3,5 años, y en el caso ideal acelerar una nave al 10 % de la velocidad de la luz en 20 días. Lo difícil es construirlo: imaginaron un láser gigante de rayos gamma, pero el nodo anterior mostró que ese camino está bloqueado, así que hace falta otra forma de comprimir la materia.

• Era degenerada: En 1997 Adams y Laughlin dividieron el futuro del universo en varias eras: tras unos 10¹⁴ años se apagan las últimas enanas rojas y solo quedan enanas blancas, estrellas de neutrones y agujeros negros. Después, la energía solo puede venir de la aniquilación de materia oscura, las colisiones de remanentes estelares y quizá la desintegración del protón.

• Fábrica cósmica: En 1987 Farhi y Guth estudiaron si se podría crear un universo nuevo en un laboratorio. La relatividad general permite que una pequeña burbuja de falso vacío se expanda hasta ser un «universo bebé» causalmente aislado del nuestro, pero en la física clásica el punto de partida tiene que ser una singularidad. En 1990 ellos y Guven propusieron que el efecto túnel cuántico podría sortearlo.

• Vuelo relativista: Cuanto más te acercas a la velocidad de la luz, más lento corre el tiempo a bordo: a 0,99 c, a bordo pasa un año y fuera unos 7. En 1971 Hafele y Keating dieron la vuelta al mundo con relojes atómicos en aviones comerciales y midieron diferencias de tiempo que coincidían con la predicción de la relatividad.

• Comunicación por neutrinos: Los neutrinos atraviesan casi todo; ni la Tierra entera los detiene. En 2012 Fermilab envió la palabra «neutrino» a través de 240 m de roca con un haz de neutrinos, a unos 0,1 bits por segundo. Para enviar hace falta un acelerador de partículas; para recibir, un detector de cientos de toneladas.

• Transmisión por ondas gravitacionales: Las ondas gravitacionales casi no son absorbidas por la materia. Pero emitir ondas detectables requiere masas astronómicas: la primera señal que recibió LIGO en 2015 vino de la fusión de dos agujeros negros de unas 30 masas solares, que liberó cerca de 3 masas solares de energía en unos 0,2 segundos.

• Cartografía del horizonte: El universo se expande de forma acelerada, así que la luz que emiten hoy las galaxias más allá del horizonte de eventos nunca nos alcanzará. Cerca del 94 % de las galaxias del universo observable ya están más allá del horizonte, y cada año cruzan esa línea unos 160 000 millones de estrellas más. Si quieres hablar con civilizaciones lejanas, cuanto antes, mejor.

• Agujero de gusano atravesable: En 1988 Morris y Thorne mostraron que la relatividad general permite agujeros de gusano que una persona podría atravesar, siempre que la garganta se mantenga abierta con «materia exótica» de energía negativa. Todo empezó cuando Sagan pidió ayuda a Thorne para su novela Contacto. En 1996 las desigualdades cuánticas de Ford y Roman añadieron que la energía negativa solo puede existir en una capa extremadamente delgada o durante un instante extremadamente breve.

• Burbuja warp sublumínica: La solución warp superlumínica de Alcubierre de 1994 necesita energía negativa; un cálculo de 2009 halló además que la pared frontal de la burbuja acumula sin parar radiación de Hawking y acaba por destruirse. En 2021 Bobrick y Martire mostraron que es posible una burbuja warp que use solo energía positiva, pero solo puede ser más lenta que la luz. Los motores warp pueden existir; los superlumínicos, no.

• Mover la boca de un agujero de gusano: Las dos bocas de un agujero de gusano empiezan juntas, y una debe ser llevada a su destino por una nave que viaja por debajo de la velocidad de la luz. Por eso un agujero de gusano no puede llegar a lugares donde no ha estado ninguna sonda, y menos más allá del horizonte cosmológico. Una vez que una boca está en su sitio, el viaje entre los dos extremos es instantáneo.

• Máquina del tiempo con agujero de gusano: En 1988 Morris, Thorne y Yurtsever señalaron que si una boca de un agujero de gusano hace un viaje de ida y vuelta a alta velocidad, la dilatación del tiempo abre una diferencia de tiempo entre las dos bocas, y al atravesarlo vas al pasado. En 1992 Hawking propuso la «conjetura de protección de la cronología»: en el momento en que se forma una máquina del tiempo, las fluctuaciones del vacío se amplifican sin límite y la destruyen.

• Mensajes hacia el pasado: Si existe una máquina del tiempo, puedes enviar mensajes al pasado. En 1991 Deutsch mostró que en la versión cuántica de las curvas temporales cerradas no ocurre la paradoja del abuelo y el resultado converge solo a un estado autoconsistente. La más extraña que queda es la paradoja del bucle: un mensaje sin autor, que simplemente da vueltas en un círculo a través del tiempo.

• Mensaje al principio: Envía un mensaje a antes del primer segundo de este universo. Por la condición de autoconsistencia de Deutsch, solo puede ser un mensaje que ya ha sido recibido.

• A través del agujero de gusano: La boca del agujero de gusano ha sido llevada hasta la sonda más lejana, y la garganta está a punto de abrirse. Sagan escribió una escena parecida en Contacto, pero un agujero de gusano real solo puede conectar con lugares donde ha estado tu nave.

• Conectoma del cerebro entero: En 2024 el consorcio FlyWire publicó el conectoma del cerebro entero de una mosca de la fruta adulta: casi 140 000 neuronas y más de 50 millones de sinapsis. El cerebro humano tiene unos 86 000 millones de neuronas, más de 600 000 veces más.

• Interfaz cerebro a cerebro: En 2019 BrainNet, de la Universidad de Washington, permitió que tres personas cooperaran en un juego tipo Tetris usando solo señales cerebrales: dos enviaban «girar» o «no girar» por EEG, y la tercera lo recibía como destellos de luz producidos por estimulación magnética de la corteza visual. La tasa media de éxito fue del 81 %.

• Aceleración de la mente: Una mente cargada puede correr mucho más rápido que un cerebro biológico, pero el precio es que el universo se siente más grande: para una mente un millón de veces más rápida, un mensaje que da la vuelta a la Tierra (unos 0,13 segundos) tarda día y medio de tiempo subjetivo. De aquí Sandberg concluyó en 1999 que las supermentes quedarían atrapadas por la velocidad de la luz en una región muy pequeña.

• Mente distribuida: Un pulpo tiene unos 500 millones de neuronas, dos tercios de ellas en sus ocho brazos, y un brazo cortado aún puede hacer movimientos de agarre en respuesta a estímulos. Una mente no tiene por qué estar concentrada en un solo cerebro.

• Inmortalidad digital: Después de copiar una mente completa, ¿cuál eres tú, el original o la copia? El filósofo Parfit lo planteó con el «teletransportador»: si una máquina te escanea, construye un tú idéntico en Marte y destruye el original, ¿viajaste a Marte o moriste?

• Conciencia colectiva: Cuando una colmena de abejas enjambra, las abejas exploradoras «votan» por los posibles lugares de nido con danzas, y cuando bastantes coinciden, la decisión está tomada, sin mando central. Las interfaces cerebro a cerebro humanas apenas empiezan.

• Cerebro de Júpiter: En 1999 Sandberg estimó los límites de una computadora del tamaño de un planeta: su tamaño está limitado por la disipación de calor y el retraso de la velocidad de la luz. Si el cerebro es demasiado grande, la mitad izquierda tiene que esperar mucho para saber qué piensa la derecha.

• Mente planetaria: La hipótesis Gaia de Lovelock trata la vida y el entorno de la Tierra como un todo que se autorregula. En 2015 los científicos hallaron que las biopelículas de Bacillus subtilis coordinan el crecimiento de toda la colonia con ondas de iones de potasio, «disparando» como neuronas.

• Mente cósmica: Une las mentes de muchos planetas. A la velocidad de la luz, un pensamiento que abarque una galaxia tarda 100 000 años en cruzarla, así que sería el pensamiento más lento y también el más grande del universo.

• Mudarse al dispositivo: Principio de Landauer: a temperatura ambiente, borrar 1 bit de información disipa al menos unos 3×10⁻²¹ J de calor. En teoría, la energía de la batería de un teléfono podría alimentar una cantidad inimaginable de pensamiento; los chips reales aún están muy lejos de este límite.

• Corrección cuántica de errores: Los cúbits son extremadamente propensos a errores. En 2024 el chip Willow de Google mostró por primera vez que codificar más cúbits físicos en un cúbit lógico hace bajar la tasa de error, cruzando el umbral de la corrección cuántica de errores.

• Lenguaje cósmico: En 1960 el matemático Freudenthal diseñó Lincos (un lenguaje cósmico), que enseña desde cero usando solo matemáticas y lógica. El mensaje de Arecibo de 1974 tiene 1679 bits, exactamente el producto de los primos 23 y 73, lo que sugiere al receptor ordenarlo como una imagen de 73 filas por 23 columnas.

• Búsqueda de tecnofirmas: Además de la radio, se puede buscar el calor residual de una civilización. El sondeo Ĝ de 2015 no halló ninguna civilización de Tipo III entre 100 000 galaxias; el Proyecto Hephaistos de 2024 filtró unas 5 millones de fuentes hasta 7 enanas rojas sospechosas, y los estudios de seguimiento concluyeron que pueden ser galaxias lejanas de fondo, ocultas por el polvo.

• Mensajes activos: El mensaje de Arecibo de 1974 y las «Llamadas cósmicas» de 1999 y 2003 enviaron mensajes a las estrellas a propósito. Si deberíamos hacerlo se debate desde hace tiempo; en 2010 Hawking advirtió que quien nos responda quizá no sea amistoso.

• Cota de Bekenstein: La cantidad de información que cabe en una región tiene un límite superior, y es proporcional a su superficie, no a su volumen. Bekenstein dio esta cota en 1981, y luego creció hasta ser el principio holográfico. Según esta cota, una esfera de 1 m de radio puede contener como máximo unos 10⁷⁰ bits.

• Computadora de agujero negro: En 2000 Lloyd calculó la «laptop definitiva»: 1 kg de materia puede realizar como máximo unas 5×10⁵⁰ operaciones por segundo; comprimida en un agujero negro, alcanza a la vez los límites de almacenamiento y de velocidad.

• Simulación del universo: En 2003 Bostrom propuso el argumento de la simulación: si las civilizaciones pueden simular seres conscientes y quieren hacerlo, la gran mayoría de los seres conscientes viven dentro de simulaciones. En 2012 los físicos propusieron una prueba: si el universo se calcula sobre una red, las direcciones de llegada de los rayos cósmicos de mayor energía mostrarían huellas de esa red.

• Telescopio del Observador: Un experimento con fotones de 2019 puso a prueba al «amigo de Wigner»: dos observadores pueden llegar a registros contradictorios del mismo suceso cuántico. Quizá los observadores no sean espectadores objetivos después de todo.

• Recursión: Una civilización dentro de una simulación también puede ejecutar simulaciones. Bostrom señaló que las simulaciones pueden anidarse capa dentro de capa, con la potencia de cálculo reducida en cada capa.

• Ver al Observador: El telescopio no apunta a ninguna estrella, sino a la única desviación que no se puede quitar de todos los registros de observación.

• Silencio permanente: Apaga todas las emisoras de radio, baja tu calor residual a la temperatura ambiente y haz que tu estrella se vea como cualquier otra. En un universo con armas cinéticas relativistas, «no ser encontrado» es la estrategia de supervivencia más fiable: un objeto de 1 tonelada que impacta a 0,1 c lleva una energía equivalente a unos 100 millones de toneladas de TNT.

• Detección directa de materia oscura: En 2024 el experimento LZ, a unos 1,5 km bajo tierra en EE. UU., usó 7 toneladas de xenón líquido para esperar a que partículas de materia oscura golpearan núcleos atómicos. No vio ninguna señal, y fijó los límites más estrictos hasta ahora. La materia oscura solo se ha «visto» hasta ahora por la gravedad.

• Búsqueda de la desintegración del protón: Las teorías de gran unificación predicen que los protones se desintegran. El detector Super-Kamiokande vigiló 50 000 toneladas de agua pura durante más de veinte años y nunca vio una, lo que significa que la vida del protón supera los 10³⁴ años. El futuro Hyper-Kamiokande usará unas 260 000 toneladas de agua.

• Estabilidad del vacío: Tomando la masa del bosón de Higgs, de unos 125 GeV, junto con la masa del quark top, nuestro vacío quizá sea solo «metaestable»: existe un estado de menor energía. Un cálculo de 2018 dio su vida esperada en unos 10¹³⁹ años, muchísimo más que la edad del universo.

• Ecos de la materia oscura: La lente gravitacional puede «fotografiar» la materia oscura: tras la colisión del Cúmulo Bala, el gas caliente se quedó en el medio mientras el centro de gravedad se fue hacia los dos lados.

• ¿Está cambiando la energía oscura?: En 2025 DESI midió la historia de la expansión cósmica con más de 14 millones de galaxias y cuásares y, combinado con el fondo cósmico de microondas y las supernovas, favorece una «energía oscura que se debilita con el tiempo» entre 2,8 y 4,2 desviaciones estándar. Si sigue debilitándose hasta volverse negativa, el universo se contraerá algún día.

• Resonancia de Hoyle: En 1953 Hoyle dedujo que el carbono-12 debe tener un estado excitado a unos 7,65 MeV, o las estrellas no podrían producir suficiente carbono y no existiríamos. Los experimentos lo hallaron pronto. Muchos parámetros del universo parecen fijados con una precisión como de ajuste, el punto de partida del debate sobre el «ajuste fino».

• Evaporación de agujeros negros: En 1974 Hawking mostró que los agujeros negros irradian y se evaporan despacio. Un agujero negro de una masa solar tarda unos 10⁶⁷ años en evaporarse por completo, y los mayores agujeros negros supermasivos unos 10¹⁰⁰ años.

• Ingeniería del vacío: Si pudieras cambiar el estado de vacío de un pequeño trozo de espacio, quizá obtendrías una física distinta. El peligro: una vez que se forma una burbuja de vacío de menor energía, se expande a casi la velocidad de la luz y reescribe toda la física de su interior. Coleman y De Luccia estudiaron este tipo de desintegración en 1980.

• Vigilar el protón: Si los protones se desintegran, en algún momento después de 10³⁴ años toda la materia ordinaria del universo desaparecerá, y solo quedarán fotones, electrones, positrones y neutrinos.

• Gran Colapso: Si la energía oscura se vuelve negativa, la expansión se detendrá y luego se revertirá. El fondo cósmico de microondas volverá a calentarse, las galaxias se acercarán y al final todo regresa a un solo punto.

• Activar el vacío: Una nueva burbuja de vacío más pequeña que un átomo, que se expande a casi la velocidad de la luz. No puedes verla antes de que llegue.

• El último protón: Elige vigilar el final del universo y ver cómo se desintegra el último protón.

• Hablar con la materia oscura: Junta todas las pruebas sobre la materia oscura y escucha esa serie de eventos de baja energía.

Investigación relacionada

Estos estudios tienen relación con el tema, pero no son una prueba directa de esta página.

• El universo inflacionario: Guth propuso que el universo temprano sufrió una expansión exponencial, lo que explica de golpe por qué es tan plano y por qué la temperatura es casi igual en todas partes.

  Fuente:Guth, Physical Review D 1981, "Inflationary universe: A possible solution to the horizon and flatness problems"

• Expansión acelerada: Usando supernovas lejanas como «candelas estándar», descubrieron que la expansión del universo se acelera. Entró en escena la energía oscura, y el trabajo ganó el Premio Nobel de 2011.

  Fuente:Riess et al., The Astronomical Journal 1998, "Observational evidence from supernovae for an accelerating universe and a cosmological constant"

• 42 supernovas: Otro equipo llegó por su cuenta a la misma conclusión: hay una energía en el universo que impulsa la expansión acelerada.

  Fuente:Perlmutter et al., The Astrophysical Journal 1999, "Measurements of Omega and Lambda from 42 high-redshift supernovae"

• Los agujeros negros se evaporan: Los efectos cuánticos hacen que los agujeros negros irradien energía lentamente. Los agujeros negros no son eternos y al final se evaporarán.

  Fuente:Hawking, Nature 1974, "Black hole explosions?"

• Motor de curvatura: La relatividad general permite una «burbuja de curvatura» que comprime el espacio por delante y lo estira por detrás, pero necesita energía negativa que quizá no exista en la realidad.

  Fuente:Alcubierre, Classical and Quantum Gravity 1994, "The warp drive: hyper-fast travel within general relativity"

• El último capítulo del universo: Se calculó el destino del universo a lo largo de billones de años y más allá: las estrellas se apagan, quizá los protones decaen y los agujeros negros por fin se evaporan.

  Fuente:Adams & Laughlin, Reviews of Modern Physics 1997, "A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects"