La reducción de la visibilidad que experimentan los conductores de los automóviles marchando en caravana y envueltos en una espesa neblina puede llegar a crear una situación análoga a la generada por un agujero negro astrofísico. Las mismas ecuaciones matemáticas que se emplean para determinar los límites de esa densa región del Universo de la que nada puede escapar, ni siquiera la luz, sirven para discernir cuál es el tramo más peligroso de una carretera en una situación con mucha niebla, en la cual existe alto riesgo de que se produzcan accidentes debido a la congestión del tránsito. En esta especie de agujero negro del tránsito vehicular, los conductores no tendrían tiempo suficiente para reaccionar a la advertencia lumínica proporcionada por el encendido de la luz de freno del auto marcha delante para evitar la colisión.
“Nuestro trabajo es una prueba de principio”, explica el físico teórico George Matsas, de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), autor principal del artículo publicado en septiembre de este año en la revista American Journal of Physics donde propone la existencia de este análogo de un agujero negro en determinados tramos de una carretera o autopista. “Basándonos en la teoría general de la relatividad, demostramos que los diagramas de espacio-tiempo utilizados para seguir la evolución de la información en un agujero negro pueden ser útiles para entender la dinámica del tránsito vehicular”. Bajo la dirección de Matsas, la estudiante de maestría Luanna Karen de Souza también firma el estudio. Si este tipo de abordaje puede tener algún valor concreto para evitar accidentes automovilísticos es una cuestión que aún debe ser eventualmente estudiada en condiciones reales.
Según los investigadores, el peligroso tramo de la carretera sumido en la niebla puede considerarse un equivalente de un agujero negro formado en el Universo porque ambos fenómenos presentan una región delimitada en el espacio y en el tiempo que marca el comienzo de una zona de no retorno de la información, el llamado horizonte de sucesos. Este concepto, que originariamente surge de la relatividad, representa la frontera que separa la región interna de la externa al agujero negro. Materia, energía o cualquier otro tipo de información que atraviesa los límites del horizonte de sucesos es atraído hacia el interior del agujero negro, una zona relativamente pequeña, pero con una densidad lineal descomunal. Por lo tanto, una vez cruzado el horizonte de sucesos, nada escapa a la atracción gravitatoria del agujero negro. Todo aquello que traspone esa frontera queda aprisionado allí, sin ninguna conexión con lo que hay afuera.
Los cálculos de Matsas y Souza señalaron la existencia de un fenómeno similar al horizonte de sucesos en un modelo simplificado que emula el comportamiento de una caravana de automóviles en un tramo de carretera con la visibilidad reducida por la niebla. “La matemática utilizada en el estudio es sencilla”, comenta el físico de la Unesp. El dúo simuló que los vehículos se desplazaban a una velocidad constante y avanzaban separados por la misma distancia. La aparición de un banco de neblina obliga al primer vehículo de la hilera a frenar en un punto de la ruta. Al pisar el freno y encenderse la luz trasera del automóvil, el conductor le avisa al chofer del vehículo que marcha inmediatamente detrás que debe hacer lo mismo. Es el inicio de una cadena de transmisión de la información luminosa que induce a los automovilistas de los vehículos sucesivos a desacelerar.
En las simulaciones matemáticas, siempre que los conductores pisaban el freno antes de un cierto punto de la autopista, no se producían accidentes. Todos los automovilistas podían percibir la luz de freno del coche de adelante, desaceleraban y evitaban la colisión. La información que señala la acción de frenar se transmitía sin problemas entre los miembros de la caravana. Pero si un auto no frenaba después de ese punto, los vehículos de una determinada sección de la hilera ya no podían frenar a tiempo para evitar la colisión en cadena.
Este punto de la carretera cubierto por la niebla a partir del cual la información luminosa no puede propagarse lejos es el horizonte de sucesos de esta especie de agujero negro del tránsito vehicular. Al igual que la materia y la energía, que pierden toda conexión con el mundo exterior al ingresar dentro de un agujero negro cósmico, la información luminosa dentro del horizonte de sucesos del tránsito vehicular no es accesible para el que se encuentra fuera de su frontera. “La ruptura de esta cadena de información lleva a cada conductor a frenar cada vez más dentro del horizonte de eventos y acaba provocando accidentes”, comenta Matsas.
Para el físico y matemático Alberto Saa, de la Universidad de Campinas (Unicamp), quien no participó del estudio, la comparación que propuso Matsas en el artículo es pertinente. “La analogía entre lo que ocurre en el horizonte de sucesos de un agujero negro gravitatorio y en el tramo de una carretera bajo la niebla tiene pleno sentido”, dice. “La adopción de un modelo de tránsito vehicular simplificado no es un problema para el enfoque del trabajo. Solamente pone de manifiesto que, incluso en un sistema con pocos elementos, surge una zona similar a un horizonte de sucesos”.
La idea de que haya otros tipos de agujeros negros, al margen de los que se forman en el Cosmos debido a la deformación gravitatoria del espacio-tiempo, no es una novedad. La existencia de horizontes de sucesos ya ha sido propuesta para varias situaciones, como en los condensados de Bose-Einstein, un agrupamiento de átomos o moléculas que se comportan como una entidad única cuando se los enfría a temperaturas extremadamente bajas. El análogo del agujero negro en el tránsito vehicular tal vez sea la primera propuesta de una región con estas características en una situación de la vida cotidiana.
Proyecto
Agujeros mudos en el tránsito vehicular (nº 19/18616-4); Modalidad Beca de maestría; Investigador responsable George Matsas (Unesp); Beneficiaria Luanna Karen de Souza; Inversión R$ 50.540,40
Artículo científico
SOUZA, L. K. y MATSAS, G. E. A. Black-hole analog in vehicular traffic. American Journal of Physics. v. 9, n. 9. sept. 2022.
