En Star Trek, el capitán dice «velocidad de curvatura» y la nave cruza la galaxia en unos días. Parece pura fantasía, pero en 1994 un físico mexicano, Miguel Alcubierre, demostró que las ecuaciones de Einstein permiten algo parecido: una nave que no se mueve por el espacio, sino que deforma el espacio a su alrededor, encogiéndolo delante y estirándolo detrás. Es el motor de curvatura, o warp drive. Te contamos cómo funciona, por qué nadie sabe construirlo y qué se ha descubierto desde entonces, con una burbuja en 3D que puedes girar.
De la tele a una revista de física
La palabra warp («curvar», «deformar») la popularizó Star Trek desde 1966; en el doblaje de España se tradujo como «velocidad de curvatura» y en el de Latinoamérica se suele dejar como «velocidad warp». La serie nunca explicó cómo funcionaba: los personajes decían que curvaban el espacio, y listo. Alcubierre, que entonces terminaba su doctorado en la Universidad de Gales, en Cardiff, se preguntó si la relatividad general lo permitía de verdad, y la respuesta le salió en un artículo de cinco páginas: The warp drive: hyper-fast travel within general relativity, publicado en 1994 en la revista Classical and Quantum Gravity. Él mismo ha contado que el nombre lo tomó de la serie.
El problema: el universo es enorme
La estrella más cercana al Sol, Próxima Centauri, está a 4.24 años luz: unos 40 billones de kilómetros. La luz tarda más de cuatro años en recorrerlos, y nuestras naves van muchísimo más despacio. La Voyager 1, lanzada en 1977 y hoy el objeto humano más lejano, tardaría unos 75,000 años en llegar.
Y no se puede simplemente acelerar más: según la relatividad especial, nada con masa alcanza la velocidad de la luz, porque cuanto más se acerca, más energía hace falta para ganar un poco más de velocidad. Es el límite de velocidad del universo.
El truco: no moverse por el espacio, sino mover el espacio
La clave está en la letra pequeña de ese límite: lo que no puede superar la velocidad de la luz es algo que se mueve a través del espacio, comparado con lo que tiene justo al lado. El espacio en sí no tiene esa restricción. De hecho, ya lo hace: el universo se expande, y las galaxias muy lejanas se alejan de nosotros más deprisa que la luz, sin que ninguna de ellas viole nada, porque no se mueven por el espacio: es el espacio entre ellas el que crece.
Además, desde Einstein sabemos que el espacio no es un escenario rígido. La masa lo curva, y eso se ve: la luz de una galaxia lejana que pasa junto a otra muy pesada sigue el espacio curvado y nos llega deformada, a veces en forma de anillo.
La idea de Alcubierre junta las dos cosas. Imagina que pudieras encoger el espacio delante de la nave y estirarlo detrás. La nave quedaría dentro de una «burbuja» de espacio normal, plano, que se desliza como una ola: la nave no se mueve dentro de la burbuja, es la burbuja entera la que avanza. Es como estar de pie en un pasillo mecánico de aeropuerto: no caminas, pero llegas.
Y tiene ventajas sorprendentes. Como la nave no acelera dentro de la burbuja, la tripulación no nota ninguna fuerza: ni aplastamiento por la aceleración ni nada. Y como no se mueve por el espacio, su reloj marcha al mismo ritmo que los de la Tierra: no hay el «efecto gemelos» de la relatividad, en el que el viajero vuelve más joven. Las ecuaciones permiten además que la burbuja vaya a cualquier velocidad, también más deprisa que la luz.
La burbuja, en 3D
Alcubierre describió la forma de la burbuja con una fórmula, una función que vale 1 dentro, donde está la nave, y 0 lejos de ella, y pasa de un valor al otro en una «pared» cuyo grosor se ajusta con un número, σ. De ahí sale cuánto se estira o se encoge el espacio en cada punto. La animación dibuja exactamente eso, con las fórmulas de su artículo, sobre un corte del espacio que pasa por la nave: la altura indica cuánto se estira el espacio (hacia arriba, en azul) o se encoge (hacia abajo, en rojo). Arrastra el dibujo para girarlo (o usa las flechas del teclado) y prueba a cambiar la velocidad y el grosor de la pared. Con el botón de la energía verás el precio que hay que pagar, del que hablamos justo después.
La nave está en el centro, en una zona completamente plana: allí no pasa nada. Toda la acción está en la pared. Fíjate en lo que pasa al hacer la pared más fina: los picos crecen mucho, porque el mismo cambio de espacio tiene que ocurrir en menos sitio. Es la misma figura que aparece en el artículo original, con los mismos valores (σ = 8 y la velocidad de la luz).
La trampa: hace falta energía negativa
En la relatividad general, lo que curva el espacio es la materia y la energía. Así que la pregunta obvia es: ¿qué materia hace falta para que el espacio adopte esa forma? Alcubierre hizo la cuenta, y la respuesta fue el gran jarro de agua fría: hace falta una densidad de energía negativa, menor que la del vacío. Es lo que los físicos llaman materia exótica, y nadie la ha visto nunca en cantidades grandes. Si pulsas «Energía que hace falta» en la animación, verás que forma un anillo alrededor de la nave y que es negativa en todos sus puntos.
No es del todo ciencia ficción: la física cuántica permite pequeñas regiones con energía negativa. El ejemplo más conocido es el efecto Casimir, una fuerza diminuta que aparece entre dos placas metálicas muy cercanas en el vacío y que se ha medido en el laboratorio. Pero son cantidades minúsculas, y la teoría pone límites a cuánta energía negativa puede juntarse, y durante cuánto tiempo.
Y además hace falta muchísima. La historia del motor de curvatura es, en buena parte, la historia de intentar rebajar esa factura:
- 1994, Miguel Alcubierre: la burbuja original. Necesita energía negativa, aunque él no calculó cuánta.
- 1997, Michael Pfenning y Lawrence Ford: al aplicarle los límites de la física cuántica, la pared tendría que ser finísima, de unos cientos de longitudes de Planck, y la energía negativa, unos diez órdenes de magnitud mayor que la masa de todo el universo visible.
- 1999, Chris Van Den Broeck: una burbuja diminuta por fuera y grande por dentro baja la factura a unas pocas masas solares de energía negativa.
- 2012, Harold White (NASA): con una burbuja en forma de rosquilla y que oscila, según sus cuentas bastaría la energía equivalente a unos 700 kg de masa, lo que pesa la sonda Voyager 1.
- 2021, Erik Lentz: ondas solitarias (solitones) que podrían ir más deprisa que la luz con energía positiva, pero que necesitarían cientos de veces la masa de Júpiter para una nave de 100 metros.
- 2021 y 2024, Alexey Bobrick, Gianni Martire, Jared Fuchs y otros: motores «físicos», hechos con materia y energía normales, pero que van más despacio que la luz.
Las cifras de 1997 y 1999 están en los artículos originales; la de White es su propia estimación, presentada en conferencias y no en una revista científica. Lo interesante de los trabajos más recientes es el cambio de enfoque: en lugar de pedir materia exótica, buscan burbujas hechas con materia y energía normales, aunque eso obligue a renunciar a superar la velocidad de la luz.
Más problemas: no se puede pilotar
Aunque tuviéramos la energía, quedan otros obstáculos. El más curioso lo señaló el físico ruso Serguéi Krasnikov en los años noventa: si la burbuja va más deprisa que la luz, la nave no puede controlarla. Para frenar, girar o incluso crear la burbuja, la nave tendría que enviar alguna señal a la pared delantera, y ninguna señal va más deprisa que la luz. La pared delantera queda fuera de su alcance, igual que el interior de un agujero negro queda fuera del nuestro.
Hay más. En 2009, Stefano Finazzi, Stefano Liberati y Carlos Barceló calcularon que, por efectos cuánticos, una burbuja más rápida que la luz acumularía energía en su pared delantera hasta volverse inestable. Y cualquier forma de viajar más deprisa que la luz permite, combinándola bien, viajar al pasado, con todas sus paradojas. Para rematar, en 2024 Katy Clough, Tim Dietrich y Sebastian Khan simularon en un superordenador qué pasaría si una burbuja de Alcubierre se viniera abajo: soltaría un breve estallido de ondas gravitacionales de frecuencia muy alta, que los detectores actuales no captarían.
La NASA y el laboratorio Eagleworks
La idea también llegó a la NASA. Harold «Sonny» White, del Centro Espacial Johnson, dirigió en la década de 2010 un pequeño laboratorio de propulsión avanzada, Eagleworks, que montó un interferómetro para intentar detectar una minúscula deformación del espacio. Nunca publicó una detección. En 2021, ya en una fundación privada y con un contrato de DARPA, White publicó un estudio teórico según el cual cierta estructura microscópica produciría una distribución de energía negativa parecida a la de la burbuja. La prensa lo presentó como «la primera burbuja de curvatura», pero era un cálculo, no un experimento, y muchos físicos criticaron que se vendiera así.
La burbuja en Python
Las fórmulas del artículo de Alcubierre caben en unas pocas líneas de numpy. El programa calcula, en un corte del espacio, cuánto se estira y se encoge el espacio y cuánta energía hace falta en cada punto, para paredes cada vez más finas. Usa las unidades habituales en relatividad, en las que la velocidad de la luz vale 1, con una burbuja de radio 1 que viaja a la velocidad de la luz:
import numpy as np
R, v = 1.0, 1.0 # radio de la burbuja y velocidad (unidades con c = G = 1)
def f(r, s):
"""Forma de la burbuja: vale 1 dentro, 0 fuera; s marca lo fina que es la pared."""
return (np.tanh(s * (r + R)) - np.tanh(s * (r - R))) / (2 * np.tanh(s * R))
def df(r, s):
sech2 = lambda z: 1 / np.cosh(z) ** 2
return s * (sech2(s * (r + R)) - sech2(s * (r - R))) / (2 * np.tanh(s * R))
# Un corte del espacio: x en la dirección del viaje, rho a lo ancho. La nave está en x = 0.
x, rho = np.meshgrid(np.linspace(-3, 3, 1201), np.linspace(0, 3, 601), indexing="ij")
r = np.hypot(x, rho)
dV = 2 * np.pi * rho * (x[1, 0] - x[0, 0]) * (rho[0, 1] - rho[0, 0]) # volumen de cada anillo
for s in (2, 4, 8, 16):
theta = v * (x / r.clip(1e-12)) * df(r, s) # expansión del espacio
energia = -(v ** 2) * rho ** 2 * df(r, s) ** 2 / (32 * np.pi * r.clip(1e-12) ** 2)
i, j = np.unravel_index(theta.argmax(), theta.shape)
k, l = np.unravel_index(theta.argmin(), theta.shape)
signo = "≤ 0" if energia.max() <= 0 else "> 0 en algún punto"
print(f"s = {s:2d}: estira {theta.max():+.2f} en x = {x[i, j]:+.0f}, encoge {theta.min():+.2f} en x = {x[k, l]:+.0f}; "
f"energía {signo}, total {(energia * dV).sum():.3f}")salidas = 2: estira +1.04 en x = -1, encoge -1.04 en x = +1; energía ≤ 0, total -0.064 s = 4: estira +2.00 en x = -1, encoge -2.00 en x = +1; energía ≤ 0, total -0.114 s = 8: estira +4.00 en x = -1, encoge -4.00 en x = +1; energía ≤ 0, total -0.223 s = 16: estira +8.00 en x = -1, encoge -8.00 en x = +1; energía ≤ 0, total -0.445
La salida confirma tres cosas. El espacio se estira más justo detrás de la nave (x = −1, en la pared trasera) y se encoge lo mismo justo delante (x = +1). La energía no es positiva en ningún punto: el motor necesita energía negativa en toda la pared. Y cuanto más fina es la pared, más intensos son los picos, en proporción directa al número σ, y mayor es también la energía negativa total, que crece casi en la misma proporción.
¿Lo veremos?
Probablemente no, al menos no tal como lo imaginó Alcubierre. Nadie sabe fabricar materia exótica en las cantidades necesarias, y aunque se supiera, no está claro que una burbuja más rápida que la luz se pudiera controlar ni que fuera estable. Él mismo lo ha dicho muchas veces: su artículo no era un plano para construir una nave, sino una forma de explorar hasta dónde llegan las leyes de la física. Y en eso ha sido un éxito. Treinta años después, el motor de curvatura sigue sirviendo para estudiar qué permite y qué prohíbe la relatividad general, y hay equipos buscando versiones con materia normal. Más lentas que la luz, sí, pero menos imposibles.
Fuentes: M. Alcubierre, «The warp drive: hyper-fast travel within general relativity», Classical and Quantum Gravity 11, L73 (1994), en arXiv, del que salen las fórmulas de la animación y del programa; M. J. Pfenning y L. H. Ford, «The unphysical nature of “warp drive”», arXiv (1997); C. Van Den Broeck, «A “warp drive” with more reasonable total energy requirements», arXiv (1999); S. V. Krasnikov, «Hyperfast interstellar travel in general relativity», arXiv; S. Finazzi, S. Liberati y C. Barceló, «Semiclassical instability of dynamical warp drives», arXiv (2009); H. White, «Warp Field Mechanics 101», NASA (2011); E. W. Lentz, «Breaking the warp barrier», Classical and Quantum Gravity 38 (2021); A. Bobrick y G. Martire, «Introducing physical warp drives», arXiv (2021); J. Fuchs y otros, «Constant velocity physical warp drive solution», arXiv (2024); K. Clough, T. Dietrich y S. Khan, «What no one has seen before: gravitational waveforms from warp drive collapse», arXiv (2024). El programa se ejecutó con Python 3.13 y numpy 2.5.4. La animación y los esquemas: decodigo.com.