Por qué la comunicación en tiempo real no es posible fuera de la Tierra

¿Podremos colonizar otros planetas cuando no es posible comunicarse con ellos en tiempo real? ¿Podremos en el futuro superar la velocidad de la luz? 

Ignacio Del Villar Fernández, Universidad Pública de Navarra

Los seres humanos se comunican entre sí de dos formas. La primera es la misma que utilizan otros animales: la emisión de ondas sonoras. Sin embargo, estas son lentas y no se propagan más de unas pocas decenas de metros debido a la atenuación que introduce el aire. De ahí que hayamos buscado desde tiempos antiguos alternativas para la comunicación a largas distancias. Señales de humo, banderas y espejos fueron algunas soluciones, aunque ineficientes en cuanto a la cantidad de información que podían transmitir. Las cartas permitían transmitir muchos más datos, pero eran muy lentas.

El gran salto se produjo con el progresivo dominio de las ondas electromagnéticas. En 1791 Claude Chappe inventó el telégrafo óptico, un sistema con el que se podía transmitir un símbolo cada dos minutos entre París y Lille, separados entre sí 230 km. Sin embargo, este dependía de las condiciones climáticas y no funcionaba de noche.

En 1837 se implementó el telégrafo eléctrico, obra de William F. Cooke y Charles Wheatstone. En pocos años se logró comunicar Estados Unidos de este a oeste y, posteriormente, se consiguió transmitir a través del océano mediante cables submarinos.

En 1901, Guglielmo Marconi desarrolló experimentos sobre telegrafía inalámbrica cruzando todo el Océano Atlántico.

El nacimiento de la sociedad de la información

Ya en los siglos XX y XXI la aplicación de fibra óptica y la tecnología inalámbrica moderna han conducido a la creación de la sociedad de la información, donde nos podemos comunicar unos con otros en tiempo real.

Todo esto es posible porque las ondas electromagnéticas se transmiten de forma mucho más rápida que las sonoras. El sonido, aún en condiciones óptimas a través de diamante, alcanza una velocidad 10 000 veces inferior que con ondas electromagnéticas transmitidas por aire o fibra óptica.

Un parámetro que permite evaluar la calidad de las comunicaciones es el tiempo de ida y vuelta (en inglés, round-trip time, RTT). Es decir, el tiempo que transcurre desde que un emisor transmite un mensaje a un destinario hasta que le llega de vuelta la respuesta. Este se puede aproximar a 2 veces la separación entre los interlocutores dividido por la velocidad de propagación de la señal.

Los ingenieros y científicos definen valores de RTT de alrededor de 200 milisegundos como umbral de calidad en la comunicación en tiempo real. Si tenemos en cuenta que la velocidad del sonido por el aire es de 340 m/s, y que el RTT no debe superar los 200 ms, podemos deducir que la distancia para una conversación entre dos personas no debe exceder los 34 metros. Un valor lógico si tenemos en cuenta que las comunicaciones sonoras están pensadas para hablar entre personas cercanas.

En cuanto a las señales electromagnéticas, hoy en día se pueden propagar a través de medios guiados e inalámbricos con valores en torno a 2×10⁸ m/s, similares a la velocidad de la luz (en el caso de la fibra óptica es luz lo que se trasmite).

Para esta velocidad, si queremos no superar el RTT de 200 ms, la separación entre dos interlocutores no debe exceder los 20 000 km. Justo la distancia más grande entre cualesquiera dos puntos de la superficie terrestre.

En otras palabras, la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas es la adecuada para comunicarnos en tiempo real entre todos los habitantes de la Tierra.

¿Y qué pasa con la comunicación interplanetaria?

Para la Luna, que dista de la Tierra 384 000 km, el RTT aumenta hasta varios segundos. Este es un valor inaceptable para muchas de las aplicaciones que utilizamos en nuestra sociedad de la información. Para planetas, el RTT alcanza los minutos. No digamos ya para la estrella más cercana, Proxima Centauri, situada a 4,2 años luz. Su RTT es de 8,4 años. Tendríamos que esperar más de dos olimpiadas para recibir una respuesta de un hipotético interlocutor en un planeta que rote alrededor de esta estrella.

La velocidad de la luz tendría que aumentar drásticamente para lograr obtener comunicación interplanetaria o interestelar. Por el contrario, si la velocidad de la luz fuera menor no sería posible comunicar dos puntos de la Tierra sin correr el riesgo de que el RTT supere los 200 ms. En otras palabras, la comunicación terrestre en tiempo real ya no sería posible y la sociedad de la información colapsaría.

Por ejemplo, si la velocidad de propagación de la luz en fibra fuera de 2×10⁷ m/s en lugar de 2×10⁸ m/s, el RTT entre Buenos Aires y Seúl (separados por casi 20 000 km) aumentaría de 200 ms a 2 segundos. Esto implicaría tener que estar esperando cada vez que hable alguien, mientras que aplicaciones más exigentes como la cirugía remota o los videojuegos interactivos no podrían afrontar este incremento de tiempo.

La velocidad de las ondas electromagnéticas es suficiente para que los seres humanos nos comuniquemos en tiempo real entre dos puntos cualesquiera de la Tierra, pero insuficiente para que lo sigamos haciendo conforme nos alejamos de ella. La sociedad de la información solo es posible en planetas cuyo diámetro no sea mayor que el diámetro de la Tierra y solo un animal como el ser humano, capaz de controlar la propagación de señales electromagnéticas, puede beneficiarse de esta tecnología.

Esta paradójica coincidencia apunta hacia cuestiones como el ajuste fino del universo o el principio antrópico, a la vez que abre el camino a más reflexiones.

Una es por qué la evolución del ser humano ha convergido con el desarrollo de la sociedad de la información en un planeta como la Tierra. El RTT de 200 ms, considerado adecuado para aplicaciones en tiempo real, es válido porque nuestro cerebro, combinado con otras partes de nuestro cuerpo como los ojos y oídos, reacciona a diferentes estímulos con tiempos de respuesta que se ajustan a ese valor.

Además, este RTT es fruto de muchos años de evolución, y el diámetro de la Tierra también ha sido el resultado de la expansión del universo. El tercer parámetro, la velocidad de la luz, se combina con el RTT y el diámetro de la Tierra hacia la creación de la sociedad de la información, que básicamente consiste en muchos seres humanos interactuando entre sí en tiempo real en la superficie de nuestro planeta.

Otra reflexión se refiere al sentido de colonizar planetas cuando no es posible comunicarse con ellos en tiempo real. ¿Podremos en el futuro superar la velocidad de la luz?

Ignacio Del Villar Fernández, Profesor Titular de Tecnología Electrónica, Universidad Pública de Navarra

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.