El silencio del tiempo

Interstellar: la física más exacta de la gran pantalla

Tanto la Quinta Sinfonía de Beethoven, como el Nocturno Nº2 de Chopin suenan igual en el espacio exterior. A silencio. A la nada. A la oscuridad. Incluso en el caso de un estruendo como el de una nave explotando, nadie acudiría al rescate. Nadie lo escucharía. Así impone las bases físicas la nueva película de Cristopher Nolan, Interstellar (2014).

ATENCIÓN SPOILERS

Interstellar crea su mundo ficticio a partir de una historia real. En los años 30 se dio en Estados Unidos un fenómeno conocido como dust bowl (cuenco de polvo). El fenómeno se repite en la época de Interstellar, un futuro cercano en el que las tormentas de polvo son continuas y las plagas arrasan con los cultivos y con el oxígeno de la Tierra. La sociedad vuelve a la agricultura y el gobierno estadounidense actúa a modo de Gran Hermano para que no se detenga la producción. La Tierra ha dejado de ser habitable.

Joseph Cooper, expiloto de la NASA, vive y trabaja con su familia en una granja. Murph, la hija pequeña, cree que hay fantasmas en la casa y que le intentan decir algo. Los otros, con el polvo envían coordenadas, y Cooper las identifica con la NASA, dirigida por el profesor Brand de manera clandestina.

Tienen como misión explorar tres planetas de otra galaxia, a la que acceden a través de un agujero de gusano que han construido los otros, para comprobar su habitabilidad. El centro del sistema es un agujero negro, llamado Gargantúa, y los tres planetas están en su órbita.

EL EFECTO ‘DUST BOWL’
Dust bowl, fotografía de Dorothea Lang

El efecto dust bowl se traduce como “Cuenco de polvo”. Entre 1932 y 1939 se dio desde el Golfo de México hasta Canadá continuas tormentas de polvo. Este fenómeno fue la mezcla de una fuerte sequía en la zona (debido al exceso de cultivos) y un viento continuado. El dust bowl multiplicó la Crisis del 29 y fue causa del mayor desplazamiento de población en escaso tiempo. Nolan abre el film con formato documental. Aparecen hombres y mujeres que durante el dust bowl fueron niños. Cuentan sus experiencias durante las tormentas y cómo lo vivían día a día. Este fenómeno fue perfectamete representado en la película “Las Uvas de la Ira”.

Después de dos de las expediciones, la nave estalla. Cooper, gracias a la Tercera Ley de Newton (acción-reacción), permite que Amelia, otra de los astronautas, alcance el tercer planeta y que él vaya directo al agujero negro. Pero los otros construyen un teseracto, un espacio pentadimensional, con el que Cooper se pondrá en contacto con Murph (tanto de niña como de adulta) para darle los datos que necesita para completar su ecuación sobre la gravedad. Finalmente, Amelia alcanza el tercer planeta, en el que es posible la vida. A Cooper le rescatan del teseracto y la humanidad puede empezar de nuevo.

La película intenta ser lo más veraz posible en cuanto a la ciencia y la física. Los guionistas, los hermanos Nolan, no dudaron en ponerse en contacto con Kip Thorne, reputado físico especialista en la Teoría de la Relatividad. Como señala Thorne en una entrevista para Science, la película conserva las directrices que él mismo estipuló: “En primer lugar, que nada violaría lo establecido por las leyes físicas. En segundo lugar, que todas las especulaciones salvajes, y ciertamente hay algunas aquí, se originarían de la ciencia y no de la mente de un guionista”.

LA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD

Para entender algunos de los conceptos científicos y físicos de Interstellar es importante conocer la Teoría de la Relatividad y los agujeros negros de Kerr.

La Teoría de la Relatividad fue enunciada por Einstein en 1905. Esta teoría explica los misterios del universo desde la visión teórica. Primeramente, debemos entender los postulados de Einstein:

  1. No existe un tiempo absoluto, sino que transcurre de manera distinta para observadores ubicados en sistemas de referencia diferentes.
  2. La luz viaja a velocidad constante en el vacío, independientemente de su foco de emisión (299.792,458 km/s).

Con estos dos postulados, la teoría de la relatividad viene a decir que la medición del tiempo y del espacio va a depender de la posición del observador. Además, el tiempo irá más despacio, se dilatará, cuanto mayor sea la velocidad del objeto. Cuando nos acercamos a velocidades próximas a la luz, el tiempo se ralentizará, y cuanto más nos aproximemos, más lo hará. Es decir, para la persona que vaya a esas velocidades habrá pasado un minuto, pero para el de fuera, 5 días. Y no sólo afecta al tiempo. A su vez, la velocidad de la luz provoca que el cuerpo se contraiga, pero que mantenga su masa. Todos estos efectos los nota el observador que está fuera, pero el que viaja a la velocidad de la luz no lo aprecia.

EL AGUJERO NEGRO DE KERR

Existen dos tipos de agujeros negros. Por un lado, los agujero negros de Schwarzschild y, por otro, los agujeros negros de Kerr, protagonista en la película.

Un agujero negro consiste en una enorme cantidad de masa extremadamente concentrada, es decir, tiene un volumen ridículo para la masa que soporta. Esto genera una gravedad inmensa. Tan grande que ni la luz puede escapar de ella. Esta gravedad provoca distorsiones en el espacio–tiempo, lo que supone que el acercarse a la velocidad de la luz no es el único método para distorsionar el espacio–tiempo.

Los agujeros negros de Kerr constan de tres partes importantes: la ergosfera, el horizonte de sucesos y la singularidad. La ergosfera es la zona más externa. Se puede escapar de ella, pero va a modificar el espacio–tiempo del objeto. El horizonte de sucesos es la siguiente capa. De ella nada puede escapar. Si la comparamos con una aspiradora, su velocidad de succión es mayor a la de la luz, y, como de momento, no se ha comprobado que nada vaya a mayor velocidad, nada escapa de este horizonte. Finalmente llegamos a la singularidad que, al ser un agujero en rotación, tendrá forma de anillo. En ese punto cualquier magnitud física queda descalificada, no se pueden definir.

Simulación de un agujero negro de Kerr.

Cuando una estrella, planeta o nube de gas se acerca mucho a un agujero negro, sufre los efectos de marea (una mayor atracción en la parte más cercana al agujero negro, como los efectos de la Luna sobre la Tierra, pero a lo grande). Esta marea provocará que la luz se desvíe hacia el disco de acreción, que solo se forma en los agujeros negros que tienen cuerpos estelares cercanos. El disco de acreción es donde la materia interestelar atraída por el agujero negro se arremolina alrededor del horizonte de sucesos, alcanzando intensas energías.

LUCES Y SOMBRAS DE INTERSTELLAR

Interstellar es una alegoría a la ciencia y a la física. Nolan y Thorne quieren demostrar que la ciencia ficción se puede cimentar en la ciencia real, en la leyes de la física. Pero algunas pinceladas de ciencia ficción, de irrealidad, se les han colado en el largometraje.

Los aciertos más destacables de la película son la forma de Gargantúa, la dilatación del tiempo, los viajes espaciales, el agujero de gusano y la representación del teseracto.

La forma de Gargantúa

El agujero negro de Kerr se llama Gargantúa. El sistema planetario que exploran los astronautas no tiene una estrella central, sino un agujero negro supermasivo. Según los datos de Kip Thorne en su libro “La ciencia de Interstellar”, la masa de Gargantúa es 100 millones la masa de nuestro Sol. El agujero tiene un disco de acreción, toda esa masa y luz que gira alrededor del horizonte de sucesos. Forma un anillo perpendicular al agujero, tanto horizontal como verticalmente. Este disco de acreción representa la distorsión del espacio–tiempo causada por un agujero negro.

La forma de Gargantúa se ciñe matemática y físicamente a las ecuaciones que existen actualmente. Kip Thorne diseñó las funciones informáticas para que su diseño fuese exacto. Y así fue y resultó, un agujero negro rotatorio cuyas dimensiones y distorsiones espacio–temporales se ven reflejadas con bastante precisión.

Los efectos gravitacionales de Gargantúa

Miller es el primer planeta que visitan. Está muy cerca de Gargantúa, y esto le va a afectar a dos niveles. Primeramente por la dilatación temporal, ya que al estar tan próximo al agujero negro, éste va a ralentizar el paso del tiempo del planeta por la fuerza gravitacional que sufre (como ya se ha explicado anteriormente con la Teoría de la Relatividad y los agujeros negros de Kerr). Las distorsiones temporales que supone un agujero negro en el planeta Miller se han comprobado con diversas ecuaciones relativistas. Una hora en Miller son 7 años en la Tierra. Es una de las pocas películas que cumple las dilataciones temporales.

El segundo nivel hace referencia a las fuerzas de marea del agujero negro. Para representarlo, unas olas inmensamente altas se dan continuamente en el planeta, recubierto al completo por un océano. El planeta Miller es la oveja negra de los tres planetas, sufre algunas de las consecuencias de Gargantúa, lo que sirvió a Nolan para dejar atrás la ciencia ficción y explicar la Teoría de la Relatividad y sus efectos en el tiempo y la gravedad.

Gargantúa con su disco de acreción. Fotografía de Warner Bros.

Los viajes espaciales

Hay varios aspectos satisfactorios en las travesías espaciales. Por un lado, el silencio que inunda el espacio. A muchos directores de cine se les había olvidado que en el espacio no se puede transmitir el sonido al no existir partículas que se sometan a ninguna vibración.

Por otro lado, los trayectos entre los diferentes planetas son fieles a la realidad. Muchas de las sondas que se han mandado al espacio han tardado lo mismo en llegar. El tiempo que lleva a los salvadores alcanzar Marte es de 18 meses, y hay que sumarles otros 2 años hasta que llegan a Saturno. La razón por la que pasan por Marte, ya que parece que se desvía la trayectoria, es porque cogen fuerza con la gravedad del planeta. Esta técnica se le conoce como “asistencia gravitatoria”.

La representación del teseracto

La Endurance, la estación espacial con la que viajan entre los planetas, queda gravemente dañada tras la expedición del planeta Mann. Cooper y Amelia no tienen la capacidad tecnológica ni para volver a la Tierra ni para llegar al tercer planeta. Va a ser Newton y su tercera ley, la de acción y reacción, la que les permita a Cooper llegar al teseracto y a Amelia alcanzar el tercer planeta. Cooper, “despega” de la Endurance una cápsula de vuelo en la que viajen él y TARS (un robot con emociones y humor) para que la estación espacial salga despedida hacia el planeta Edmuns, en el que parece ser que la vida es posible. Esto le permite a Cooper alcanzar el agujero negro y llegar, prácticamente, a la singularidad de Gargantúa.

La singularidad de Gargantúa es un teseracto. El teseracto, en Interstellar, es como una gran biblioteca de momentos y lugares. Cooper va a ser capaz de contactar con Murph, su hija, que investiga en ese momento sobre la Teoría de la Gravedad cuántica (una teoría que permita aunar la Teoría Mecánico–Cuántica y la Teoría de la Relatividad, como la actual Teoría de las Cuerdas). Desde el teseracto, manipulará las curvas espacio–temporales que corresponden al reloj de Murph. A través de las manecillas del reloj y con el código Morse, Cooper enviará los datos cuánticos que necesita Murph para completar su teoría y salvar a la humanidad.

EL TESERACTO SINGULAR

Un teseracto es un espacio pentadimensional. Según la teoría de Marolf y Ori, una singularidad suave dentro de un agujero negro podría permitir que un astronauta que entre en ella no se deforme ni se convierta en partículas subatómicas. Dentro de estas singularidades suaves, encontramos curvas espacio–temporales, que los otros van a estabilizar para que Cooper pueda manipularlas, creando el teseracto. Si imaginamos una guitarra, cada cuerda emite un sonido. Bien, pues cada curva es una cuerda que emite un lugar y tiempo determinado. A través del teseracto, Cooper puede transportarse a cualquier lugar del universo, tanto espacial como temporalmente.

El teseracto es un punto a favor para Interstellar. Es lo más cerca que alguien ha estado de la singularidad de un agujero. En la historia del cine, obviamente. Esta escena es oro para los físicos, el poder disfrutar de un teseracto pentadimensional en un plano bidimensional (la pantalla). El teseracto es la Biblioteca de Babel.

Teseracto en Interstellar, fotografía de Warner Bros.

El agujero de gusano

Lo cierto es que no podemos decir si el atajo que cogen los astronautas es real o no. Los puentes en el espacio–tiempo son continuas especulaciones. Los cowboys del espacio deben atravesar el agujero de gusano que los otros han construido. Un agujero de gusano es un modo de viajar de un espacio–tiempo a otro espacio–tiempo. En Interstellar, los otros han abierto un agujero de gusano esférico en las cercanías de Saturno para llegar al sistema planetario que tienen como destino. Teniendo en cuenta que la estrella más cercana al Sistema Solar es Proxima Centauri y que, a la máxima velocidad jamás conseguida, se necesitarían cinco mil años para alcanzarla, el guion de la película necesita un agujero de gusano. La Tierra no dispone de 5000 años para comprobar si un planeta es habitable.

Pero no todo son aciertos:

Los efectos de Gargantúa

Bien es cierto que la exactitud formal del agujero negro es digna de aplaudir. Y que los cálculos sobre la dilatación del tiempo son correctos. Pero un agujero negro guarda muchos más misterios. Por ejemplo, un disco de acreción de dichas dimensiones genera una cantidad de rayos X y rayos Gamma que imposibilitarían la vida en cualquier planeta cercano, por lo que ni Miller, ni Manns ni Edmus serían habitables. Muchos se han cuestionado acerca de la órbita de dichos planetas. Si están tan cercanos a un agujero negro, ¿por qué no desaparecen? Estos planetas han conseguido dibujar una órbita. Al igual que nuestro planeta y el resto del Sistema Solar. La Tierra gira alrededor del Sol a una velocidad de 29,5 km/s (106.200 km/h), aunque nosotros no lo notemos. Esta altísima velocidad genera una fuerza centrípeta que permite que la órbita sea estable. Lo mismo ocurre con estos tres planetas: han logrado estabilizar su órbita alrededor del agujero negro.

Otro de los efectos es la fuerza de marea que generaría Gargantúa. En Miller veíamos esas olas enormes. Pero no son suficientes. Estas mareas provocarían que los planetas presentasen siempre la misma cara hacia el agujero. Como ocurre con la Luna: siempre vemos su misma cara. Un último misterio es la procedencia de la materia que conforma el disco de acreción, ya que en ninguna escena se ve una posible segunda estrella que proporcione luz y materia al disco.

Las naves espaciales

Las naves espaciales son las que más se acercan a la ciencia ficción. La Endurance es una estación espacial construida a partir de varios módulos en forma de anillo. La estación genera gravedad artficial a partir de la rotación del módulo externo, generando una fuerza centrípeta que permite crear gravedad en el interior de la nave. Es una especie de lavadora gigante. Pero sería extremadamente complicado salir de este campo gravitatorio. En esta nave viven los exploradores. Disponen de cabinas de hibernación, que permiten a los astronautas no envejecer, algo que, de momento, suena a ciencia ficción.

Las naves Rangers, parecidas a aviones, son las que utilizan para llegar a los diversos planetas. Son las últimas naves que empleó la NASA antes de que el gobierno abandonase las expediciones al espacio. Necesitarían una cantidad de combustible enorme, y no parece que lo tengan. ¿Cómo llegan a los planetas?

Las nubes sólidas de Manns

Para terminar con los errores más notables, señalar las nubes sólidas del planeta de Manns. Es físicamente imposible que una nube sea sólida. Por la propia densidad caería desplomada. Kip Thorne confesó: “Cada vez que veo la película, ese es el único momento donde me estremezco”.

Kip Thorne, físico de la película. Fotografía de Warner Bros.

PLANTEAMIENTOS DEL FILM

A parte del fondo más científico del universo, guarda otros misterios no resueltos del ser humano: las emociones. Es una película completamente racional: es todo números y exactitudes, pero guarda tres niveles diferentes de sentimentalismo.

En el primer nivel, Nolan nos alarma sobre nuestro propio planeta. Se representa un mundo en el que el cambio climático ha devastado los cultivos y los burócratas no quieren científicos sino granjeros. Es más, son ellos mismos los que deciden quién va a ir a la universidad y quién no. La Tierra es un lugar en el que no hay lugar para la investigación, en el que la NASA es prácticamente clandestina, en el que se imparte la idea de que las misiones lunares fueron mentira para engañar a los soviéticos. Se extermina la fe en la tecnología, la ciencia y el progreso. Pero siempre quedan algunos salvadores de la Tierra, como lo es Cooper, el aventurero que deja atrás a su familia para retomar las expediciones espaciales con tal de que la humanidad sobreviva. Nolan nos advierte de que todo, absolutamente todo, se lo debemos a la ciencia y a la tecnología, pero que a la sociedad actual no le gusta invertir en estos dos campos, ni tan siquiera en la ciencia más básica, de la que surgieron avances como la penicilina, los rayos X o la web.

El segundo nivel es más familiar. La relación entre Murph y su padre, Cooper, la importancia del amor en el ser humano. A Cooper no le queda más que la esperanza de que Murph se haya escondido en el coche cuando les deja atrás para ir hacia la NASA y emprender la expedición. Al igual que cuando se reencuentran: él con unos 45 años y ella con 80. Murph de niña no entendía por qué tenía que ser su padre el que se fuese, pero cuando llega a la habitación y su padre empieza a comunicarse con ella a través del teseracto y su reloj, lo entiende todo.

Por último, el tercer nivel nos hace emerger la emoción científica. Al terminar la película se sale con ganas de estudiar astrofísica y resolver todos los misterios del universo. En realidad, es muy parecido al primer nivel, pero en este no queremos salvar al mundo de su fin, sino que queremos nutrirnos de todos los conocimientos que podamos alcanzar. Ser un teseracto.

Y es que no podemos permitir que la humanidad caiga en la regresión del conocimiento, de la ciencia o de la tecnología. Interstellar es un grito para que salvemos nuestro planeta desde este mismo instante, ya que los agujeros de gusano y el planeta de Edmun no podemos alcanzarlos de momento.

De izquierda a derecha: Matthew McConaughey (Cooper), Jessica Chastain (Murph), Anne Hathaway (Amelia). Fotografía de NY Magazine.
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