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Noticias: La física de las
civilizaciones extraterrestres |
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Enviado el
Viernes, 13 mayo a las 12:09:25 por Draving
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En sus últimos años, Carl
Sagan hizo en una ocasión esta pregunta, “¿Qué
significa para una civilización tener una
antigüedad de un millón de años?.
(Astroseti) Nosotros hemos tenido
radiotelescopios y naves espaciales durante solo
unas pocas décadas; nuestra civilización técnica
tiene solo unos pocos cientos de años... una
civilización avanzada de millones de años de
antigüedad está mucho más lejos de nosotros de
lo que nosotros estamos de un pequeño arbusto o
un macaco”. Aunque cualquier conjetura sobre
tales civilizaciones avanzadas es solo una
especulación vacía, uno puede usar las leyes de
la física para establecer unos límites
superiores e inferiores de estas civilizaciones.
En particular, ahora que las leyes en el campo
de la teoría cuántica, relatividad general,
termodinámica, etc., están bastante bien
establecidas, la física puede imponer unos
amplios límites físicos los cuales restringen
los parámetros de estas civilizaciones. Esta
pregunta no va más allá de una frívola
especulación. Dentro de poco, la humanidad puede
sufrir un shock existencial cuando la actual
lista de una docena de planetas extrasolares del
tamaño de Júpiter crezca a cientos de planetas
del tamaño de la Tierra, gemelos casi idénticos
de nuestro hogar celeste. Esto nos puede llevar
a una nueva era en nuestra relación con el
Universo: nunca más veremos el cielo nocturno de
la misma forma otra vez, dándonos cuenta que los
científicos podrían finalmente recopilar una
enciclopedia identificando las coordenadas
precisas de quizá cientos de planetas similares
a la Tierra. Hoy día, cada pocas semanas
traemos noticias de que se ha descubierto un
nuevo planeta extrasolar del tamaño de Júpiter,
el último encontrado está a unos 15 años luz de
distancia orbitando la estrella Gliese 876. El
más espectacular de estos descubrimientos fue
fotografiado por el Telescopio Espacial Hubble,
el cual tomó unas sobrecogedoras imágenes de una
planeta a 450 años luz de distancia siendo
disparado al espacio por un sistema estelar
doble. Pero lo mejor está por llegar. A
principios de la próxima década, los científicos
enviarán una nueva clase de telescopio, el
telescopio espacial de interferometría, el cual
usa la interferencia de los rayos de luz para
amplificar el poder de resolución de los
telescopios. Por ejemplo, la Misión de
Interferometría Espacial ( Space Interferometry
Mission o SIM ), que será lanzada a principios
de la próxima década, consta de múltiples
telescopios situados a lo largo de una
estructura de 10 metros. Con una resolución sin
precedentes aproximándose al límite físico de la
óptica, el SIM es tan sensible que casi desafía
la imaginación: orbitando la Tierra, ¡puede
detectar el movimiento de una linterna agitada
por un astronauta en Marte! El SIM, además,
allanará el camino para el Buscador de Planetas
Terrestres (Terrestrial Planet Finder), que será
lanzado a finales de la próxima década, y que
debería identificar aún más planetas similares a
la Tierra. Este podrá analizar las 1 000
estrellas más brillantes en un radio de 50 años
luz desde la Tierra y se centrará en los 50 a
100 sistemas planetarios más brillantes. Todo
esto, además, estimulará un esfuerzo activo en
determinar si alguno de ellos puede albergar
vida, tal vez algunos con civilizaciones más
avanzadas que la nuestra. Aunque es imposible
predecir las características exactas de tales
civilizaciones avanzadas, podemos analizar sus
límites usando las leyes de la física. No
importa cuantos millones de años nos separen de
ellos, ellos deben obedecer también las leyes de
hierro de la física, las cuales están ya lo
bastante avanzadas como para explicar todo,
desde las partículas subatómicas hasta la
estructura a enorme escala del Universo, a
través de 43 órdenes de magnitud
escalonados. La Física de las civilizaciones
de Tipo I, II, y III En concreto, podemos
clasificar las civilizaciones por su consumo de
energía, usando los siguientes principios: 1)
Las leyes de la termodinámica. Incluso una
civilización avanzada está limitada por las
leyes de la termodinámica, especialmente por la
Segunda Ley, y puede por lo tanto ser
clasificada por la energía de que dispone. 2)
Las leyes de la materia estable. La materia
bariónica (por ejemplo basada en protones y
neutrones) tiende a reunirse en tres grandes
agrupaciones: planetas, estrellas y galaxias.
(Esto está bien definido por producto de la
evolución galáctica y estelar, fusión
termonuclear, etc.) De esta forma, su energía
estará basada también en tres tipos distintos, y
esto marca el límite superior de su tasa de
consumo de energía. 3) Las leyes de la
evolución planetaria. Cualquier civilización
avanzada debe incrementar su consumo de energía
más rápidamente que la frecuencia de catástrofes
que amenacen la vida (por ejemplo impactos de
meteoritos, glaciaciones, supernovas, etc.). Si
crecen más lentamente, están condenados a la
extinción. Esto marca el límite inferior para la
tasa de crecimiento de estas
civilizaciones. En un artículo original
publicado en 1964 en el Journal of Soviet
Astronomy, el astrofísico ruso Nicolai Kardashev
teorizó que las civilizaciones avanzadas deben
estar agrupadas de acuerdo a tres tipos: Tipo I,
II, y III, las cuales han llegado a dominar las
formas de energía planetaria, estelar y
galáctica, respectivamente. Kardashev calculó
que el consumo de energía de estos tres tipos de
civilización estarían separados por un factor de
muchos miles de millones. ¿Pero qué tiempo
llevará alcanzar la situación de Tipo II y
III?. Antes de lo que pensamos El
astrónomo de Berkeley Don Goldsmith nos recuerda
que la Tierra recibe alrededor de una mil
millonésima de la energía del Sol, y que los
humanos utilizan solo una millonésima de esta.
De modo que consumimos alrededor de una mil
billonésima parte de la energía total del Sol.
En la actualidad, la producción energética total
de nuestro planeta es aproximadamente de 10
trillones de ergios por segundo. Pero nuestro
crecimiento energético aumenta de forma
exponencial, y por lo tanto podemos calcular
cuánto nos llevaría alcanzar la situación de
Tipo II o III. Goldsmith dice, “Mira lo lejos
que hemos llegado en el uso de la energía una
vez que hemos comprendido cómo manipularla, cómo
obtener combustibles fósiles, y cómo crear
energía eléctrica a partir de la fuerza del
agua, y así sucesivamente; hemos aumentado
nuestro uso de energía en una cantidad
extraordinaria en solo un par de siglos
comparado con los miles de millones de años de
existencia de nuestro planeta... y de la misma
forma podría esto aplicarse a otras
civilizaciones”. El físico Freeman Dyson del
Instituto para Estudios Avanzados estima que, en
un plazo no mayor de 200 años, deberíamos
alcanzar la situación de Tipo I. De hecho,
creciendo a una modesta tasa de un 1% por año,
Kardashev estimó que solo nos llevaría 3 200
años alcanzar la situación de Tipo II, y 5 800
años la situación de Tipo III. Vivir en una
civilización de Tipo I, II, o III Por
ejemplo, una civilización de Tipo I es plenmente
planetaria, ha dominado la mayoría de formas de
energía de su planeta. Su producción de energía
puede estar en orden de miles de millones de
veces la producción actual de nuestro planeta.
Mark Twain dijo una vez, ”Todo el mundo se queja
del clima, pero nadie hace nada para cambiarlo“.
Esto podría cambiar con una civilización de Tipo
I, la cual tenga suficiente energía para
modificar el clima. También tendrían suficiente
energía para alterar el rumbo de terremotos,
volcanes, y construir ciudades en los
océanos. Actualmente, nuestra producción de
energía nos califica para el estado de Tipo 0.
Derivamos nuestra energía no del aprovechamiento
de fuerzas globales sino de la combustión de
plantas muertas (por ejemplo petróleo y carbón).
Pero ya podemos ver las semillas de una
civilización de Tipo I. Vemos el comienzo de un
lenguaje planetario (Inglés), un sistema de
comunicación planetario (Internet), una economía
planetaria (la forja de la Unión Europea), e
incluso los comienzos de una cultura planetaria
(medios de comunicación, TV, música rock, y
películas de Hollywood). Por definición, una
civilización avanzada debe crecer más rápido que
la frecuencia de catástrofes que amenacen la
vida. El impacto de un gran meteorito o cometa
tiene lugar una vez cada pocos miles de años,
una civilización de Tipo I debe dominar el viaje
espacial para desviar los escombros en un marco
de tiempo que no suponga un problema. Las
glaciaciones tienen lugar en una escala temporal
de decenas de miles de años, por lo que una
civilización de Tipo I debe aprender a modificar
el clima dentro de este marco temporal. Las
catástrofes artificiales e internas deben ser
también tenidas en cuenta. Pero el problema de
la contaminación global es solo una amenaza
mortal para una civilización de Tipo 0; una
civilización de Tipo I que ha vivido durante
varios milenios como civilización planetaria,
necesariamente lleva a cabo un balance
planetario a nivel ecológico. Los problemas
internos suponen una amenaza seria recurrente,
pero tienen miles de años en los que resolver
conflictos raciales, nacionales y
sectarios. Finalmente, tras varios miles de
años, una civilización de Tipo I agotará la
energía de un planeta, y derivará su energía del
consumo de la completa producción de energía de
sus soles, o aproximadamente mil billones de
trillones de ergios por segundo. Con su
producción de energía similar a la de una
pequeña estrella, deberían ser visibles desde el
espacio. Dyson ha propuesto que una civilización
de Tipo II podría incluso construir una
gigantesca esfera alrededor de su estrella para
usar de forma más eficiente la producción de
energía total. Incluso si tratasen de ocultar su
existencia deben, por la Segunda Ley de la
Termodinámica, emitir residuos de calor. Desde
el espacio exterior, su planeta brillaría como
el adorno de un árbol de Navidad. Dyson incluso
ha propuesto buscar específicamente emisiones de
infrarrojo (más que las de radio y TV) para
identificar estas civilizaciones de Tipo
II. Quizá la única amenaza seria para una
civilización de Tipo II sería la explosión
cercana de una supernova, cuya súbita erupción
podría chamuscar su planeta con un fulminante
chorro de Rayos-X, matando todas las formas de
vida. De esta forma, quizás la civilización más
interesante es la de Tipo III, por ser
verdaderamente inmortal. Han agotado la energía
de una estrella individual, y han alcanzado
otros sistemas estelares. Ninguna catástrofe
natural conocida por la ciencia es capaz de
destruir una civilización de Tipo
III. Enfrentados a una supernova vecina,
tendrían distintas alternativas, tales como
alterar la evolución de la gigante roja
moribunda que está cerca de explotar, o
abandonar ese sistema estelar y terraformar un
sistema planetario cercano. Sin embargo, hay
límites para una civilización emergente de Tipo
III. Finalmente, se chocaría con otra de las
leyes de hierro de la física, la teoría de la
relatividad. Dyson estima que esto podría
retrasar la transición a una civilización de
Tipo III quizá millones de años. Pero incluso
con la barrera de la luz, hay un número de
caminos para expandirse a velocidades cercanas a
la luz. Por ejemplo, la última medida de la
capacidad de los cohetes se toma mediante algo
llamado “impulso específico” (definido como el
producto del empuje y la duración, medidos en
unidades de segundos). Los cohetes químicos
pueden alcanzar impulsos específicos de varios
cientos a miles de segundos. Los motores iónicos
pueden obtener impulsos específicos de decenas
de miles de segundos. Pero para obtener
velocidades cercanas a las de la luz, se debe
alcanzar un impulso específico de
aproximadamente 30 millones de segundos, lo cual
está muy alejado de nuestra capacidad actual,
pero no para una civilización de Tipo III. Una
variedad de sistemas de propulsión podría estar
disponible para sondas de velocidad sub-luz
(tales como motores de fusión ram-jet, motores
fotónicos, etc.) Cómo explorar la
Galaxia Debido a que la distancia entre
estrellas es tan enorme, y el número de sistemas
solares no aptos para la vida tan grande, una
civilización de Tipo III se encontraría con el
siguiente dilema: ¿Cuál es la forma más
eficiente de forma matemática para explorar los
cientos de miles de millones de estrellas de la
galaxia? En la ciencia-ficción, la búsqueda
de mundos habitables ha sido inmortalizada en
televisión por heroicos capitanes que comandan
valientemente una solitaria nave estelar, o como
los asesinos Borg, una civilización de Tipo III
que absorbe a una menor civilización de Tipo II
(como la Federación). Sin embargo, el método
matemáticamente más eficiente para explorar el
espacio es bastante menos glamuroso: enviar
flotas de “sondas Von Neumann” a través de la
galaxia (llamadas así por John Von Neumann,
quien estableció las leyes matemáticas de los
sistemas auto-replicables). Una sonda Von
Neumann es un robot diseñado para alcanzar
sistemas estelares muy lejanos y crear fábricas
que reproducirán copias de ellos por millares.
Una luna muerta es un destino ideal para una
sonda Von Neumann, mucho más que un planeta,
debido a que se puede aterrizar y despegar
fácilmente en estas lunas, y también debido a
que estas lunas no tienen erosión. Estas sondas
vivirían de la tierra, usando los depósitos
naturales de hierro, níquel, etc., para crear la
materia prima con lo que construir una fábrica
de robots. Crearían miles de copias de sí
mismos, con lo cual podrían dispersarse y seguir
la búsqueda en otros sistemas estelares. De
forma similar a como un virus coloniza un cuerpo
con un tamaño de varias veces el suyo,
finalmente tendríamos una esfera de trillones de
sondas Von Neumann expandiéndose en todas
direcciones, creciendo a una fracción de la
velocidad de la luz. De esta forma, incluso una
galaxia de 100 000 años luz de tamaño podría ser
completamente analizada en, digamos, medio
millón de años. Si una sonda Von Neumann solo
encuentra evidencias de vida primitiva (tales
como una inestable y salvaje civilización de
Tipo 0) simplemente quedarían latentes en la
luna, esperando en silencio que la civilización
de Tipo 0 evolucione a una civilización estable
de Tipo I. Tras esperar pacientemente durante
algunos milenios, se activarían cuando la
emergente civilización de Tipo I sea lo bastante
avanzada como para establecer una colonia lunar.
El Físico Paul Davies de la Universidad de
Adelaida incluso ha propuesto la posibilidad de
que una sonda Von Neumann descanse en nuestra
luna, restos de una visita previa a nuestro
sistema hace eones. (Si esto le suena
familiar, se debe a que es la base de la
película 2001. Originalmente, Stanley Kubrick
comenzó la película con una serie de científicos
explicando cómo sondas como estas serían el
método más eficiente de exploración del espacio
exterior. Desafortunadamente, en el ultimo
minuto, Kubrick cortó el segmento inicial de
esta película, y estos monolitos se convirtieron
en entidades místicas) Nuevos
Progresos Desde que Kardashev dio la
clasificación original de civilizaciones, ha
habido muchos progresos científicos que refinan
y extienden su análisis original, tales como los
recientes progresos en nanotecnología,
biotecnología, física cuántica, etc. Por
ejemplo, la nanotecnología puede facilitar el
desarrollo de sondas Von Neumann. Como comentó
el Físico Richard Feynman en su ensayo original,
“Hay habitaciones más que suficientes en el
fondo”, no hay nada en las leyes de la Física
que impida construir ejércitos de máquinas de
tamaño molecular. En la actualidad, los
científicos ya han fabricado curiosidades de
tamaño atómico, tales como un ábaco atómico de
Buckyballs (N. Del T: las Buckyballs son el
primer ejemplo conocido de fullerenos, son
átomos de carbono en forma de bola y que reciben
su nombre de R. Buckminster Fuller) y una
guitarra atómica con cuerdas de unos 100 átomos
de longitud. Paul Davies especula que una
civilización espacial podría usar nanotecnología
para construir sondas en miniatura para explorar
la galaxia, tal vez no mayores que la palma de
una mano. Davies dice, “Las minúsculas sondas de
las que estoy hablando serán tan discretas que
no sería sorprendente que no nos hayamos cruzado
con ninguna. Esta no es la clase de cosa que te
gustaría tener de excursión en tu patio. Por lo
tanto si este es el camino para el progreso de
la tecnología, a saber, más pequeño, más rápido
y más barato y si otras civilizaciones han
tomado este camino, entonces podríamos estar
rodeados de dispositivos de
vigilancia”. Además, el desarrollo de la
biotecnología ha abierto por completo nuevas
posibilidades. Estas sondas pueden actuar como
formas de vida, reproduciendo su información
genética, mutando y evolucionando en cada fase
de la reproducción para mejorar sus habilidades,
y podrían tener inteligencia artificial para
acelerar su búsqueda. La teoría de la
información también modifica el análisis
original de Kardashev. El proyecto SETI actual
solo explora unas pocas frecuencias de emisiones
de radio y TV enviadas por una civilización de
Tipo 0, pero quizás no una civilización
avanzada. Debido a la enorme estática encontrada
en el espacio profundo, emitir en una frecuencia
sólo presenta una seria fuente de error. En
lugar de jugarlo todo a una carta, un sistema
más eficiente es trocear el mensaje y enviarlo a
través de todas las frecuencias (por ejemplo a
través de una transformada de Fourier) y luego
reensamblar la señal en el otro extremo. De esta
forma, incluso si se interrumpen ciertas
frecuencias por la estática, sobrevivirá
suficiente cantidad del mensaje como para
reensamblarlo de forma precisa a través de
rutinas de corrección de errores. Sin embargo,
cualquier civilización de Tipo 0 que escuche el
mensaje en una solo banda de frecuencias sólo
escucharía un sinsentido. En otras palabras,
nuestra galaxia podría estar rebosando mensajes
de varias civilizaciones de Tipos II y III, pero
nuestros radiotelescopios de Tipo 0 sólo
escucharían un galimatías. Finalmente,
tenemos la posibilidad de que una civilización
de Tipo II o III pudiese ser capaz de alcanzar
la fabulosa energía de Planck con sus máquinas
(1019 mil millones de electrón voltios). Esta
energía es mil billones de veces mayor que
nuestro acelerador de partículas más potente.
Esta energía, tan fantástica como parece, está
(por definición) en la tasa de una civilización
de Tipo II o III. La energía de Planck solo
tiene lugar en el centro de los agujeros negros
y en el instante del Big Bang. Pero con los
recientes avances en la gravedad cuántica y la
teoría de supercuerdas, existe un renovado
interés entre los científicos por estas energías
tan inmensas que separan los efectos cuánticos
del tejido del espacio y el tiempo. Aunque esto
ciertamente no significa que la física cuántica
permita agujeros de gusano estables, eleva la
remota posibilidad de que una civilización
suficientemente avanzada pueda ser capaz de
moverse a través de agujeros en el espacio, como
Alicia a Través del Espejo. Y si estas
civilizaciones pueden navegar con éxito a través
de agujeros de gusano estables, entonces obtener
un impulso específico de un millón de segundos
ya no supone un problema. Simplemente tomarían
un atajo a través de la galaxia. Esto podría
acortar enormemente la transición entre una
civilización de Tipo II y III. En segundo
lugar, la capacidad de crear agujeros en el
espacio y el tiempo puede volverse accesible
algún día. Los astrónomos, analizando la luz de
supernovas distantes, recientemente han
concluido que el Universo puede estar
acelerando, en lugar de decelerando. Si esto es
cierto, puede existir una fuerza de
anti-gravedad (quizá la constante cosmológica de
Einstein) la cual contrarreste la atracción
gravitacional de las galaxias distantes. Pero
esto también significa que el Universo podría
expandirse para siempre en un Big Chill (N del
T: Gran Enfriamiento), hasta temperaturas
cercanas al cero absoluto. Algunos artículos han
diseñado cómo sería este lúgubre Universo. Será
una visión lamentable: cualquier civilización
que sobreviva se encontrará agrupada
desesperadamente cerca de las moribundas brasas
de marchitas estrellas de neutrones y agujeros
negros. Toda la vida inteligente del Universo
debe morir cuando el Universo
muera. Considerando la muerte del Sol, el
filósofo Bertrand Russel escribió en una ocasión
el que tal vez sea el párrafo más deprimente de
la lengua inglesa: “...todo el trabajo de las
edades, toda la devoción, toda la inspiración,
todos los brillantes destellos del genio humano,
están destinados a la extinción en la gigantesca
muerte del Sistema Solar, y todo el templo de
los éxitos de los Hombres deben inevitablemente
ser sepultados bajo los escombros de un Universo
en ruinas...”. Hoy día, nos damos cuenta que
unos cohetes lo bastante potentes pueden
separarnos de la muerte del Sol de aquí a 5 mil
millones de años, cuando los océanos hiervan y
las montañas se derritan. Pero, ¿Cómo
escaparemos de la muerte del Universo
mismo?. El astrónomo John Barrows de la
Universidad de Sussex escribió, “Supón que
extendemos la clasificación hacia arriba. Los
miembros de estas hipotéticas civilizaciones de
Tipo IV, V, VI, ... y en adelante, podrían ser
capaces de manipular las estructuras del
Universo en cada vez mayores escalas, rodeando
grupos de galaxias, racimos, y súper-racimos de
galaxias”. Las civilizaciones más allá del Tipo
III pueden tener la suficiente energía para
escapar de nuestro Universo moribundo a través
de agujeros en el espacio. Por último, el
Físico Alan Guth del MIT, uno de los precursores
de la teoría del Universo inflacionario, incluso
ha calculado la energía necesaria para crear un
“Universo bebé” en el laboratorio (la
temperatura es de 1 000 billones de grados, lo
cual está dentro de la tasa de estas hipotéticas
civilizaciones). Desde luego, hasta que
alguien no contacte realmente con una
civilización avanzada, todo esta especulación
suavizada con las Leyes de la Física, no es más
que una guía útil en nuestra búsqueda de
inteligencia extraterrestre. Pero algún día,
muchos de nosotros miraremos fijamente una
enciclopedia que contenga las coordenadas de
quizás cientos de planetas similares a la Tierra
en nuestro sector de la galaxia. Entonces nos
preguntaremos, como hizo Sagan, cómo sería una
civilización un millón de años más
avanzada...
Autor: Dr. Michio
Kaku Traductor: Manuel Hermán Site:
mkaku.org
http://www.astroseti.org/vernew.php?codigo=1208
Fuente:
HispaMP3.com
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