Así consiguió Stephen Hawking que comprendiéramos mejor el Universo

El renombrado físico y cosmólogo Stephen Hawking falleció hoy a los 76 años

Imagen obtenida con el Telescopio Hubble. /NASA

"Mi objetivo es simple: comprender completamente el universo, saber qué es y por qué existe". Queda claro que, pese a lo sencillo del enunciado, esta es una propuesta cargada de ambición, sobre todo si conocemos al autor, Stephen Hawking, uno de los científicos más populares de la historia, que ha fallecido este miércoles a los 76 años.

Cuando este físico y cosmólogo británico tenía 21 años, fue diagnosticado de Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA), una enfermedad degenerativa ante la cual, los médicos le dieron, como máximo, tres años de vida. En este tiempo, presentó su tesis doctoral, Propiedades de un Universo en expansión, con 24 años se doctoró en la Universidad Trinity Hall, parte de la la Universidad de Cambridge (Reino Unido), que medio siglo más tarde ha publicado este texto online en su página web.

Pasados los tres años, Hawking seguía activo y, por causas desconocidas, vivió durante más de 50 años desde entonces, aunque, con el paso de los años, la enfermedad agravó su salud, hasta dejarlo casi completamente paralizado. “Mis expectativas de vida se redujeron a cero cuando tenía 21 años. Desde entonces, todo han sido ventajas”, dijo en alguna ocasión, con el sentido del humor que siempre le caracterizó.

Pese a las complicaciones, siguió trabajando en sus teorías y se convirtió en uno de los más reconocidos divulgadores de la ciencia, participando en multitud de foros y expresando sin tapujos su parecer sobre los últimos avances de la ciencia. Pero además de sus opiniones (y cambios de opinión), que en su condición de científico mediático eran tan sonados como sus teorías, también son célebres algunos de sus desaciertos: dijo haberse apostado 100 dólares a que no encontrarían el bosón de Higgs, y los perdió en 2012 cuando el Gran Colisionador de Hadrones dio con la ansiada partícula. Por eso no nos sorprenda que también se le conozca por esta sentencia: “La próxima vez que alguien se queje de que ha cometido un error, dígale que puede ser algo bueno. Porque sin imperfección, ni usted ni yo existiríamos”.

En su más de medio siglo dedicado a la ciencia, Hawking probablemente no haya conseguido entender el universo, pero sí nos lo ha desenmarañado un poco. Estas son las aportaciones más valiosas para la ciencia que nos ha dejado este genio:

Los dados del universo

“Einstein se equivocaba diciendo que 'Dios no juega a los dados con el universo'. Considerando las hipótesis de los agujeros negros, Dios no solo juega a los dados con el universo: a veces los arroja donde no podemos verlos”.

Muchos de los teoremas de Stephen Hawking giran en torno a los agujeros negros. Las primeras nociones sobre estos cuerpos datan del siglo XVIII y empezaron a tomarse en serio con la Relatividad General de Einstein, en 1915. Un agujero negro es una región del espacio con una cantidad de masa concentrada tan grande que no existe la posibilidad de que algún objeto cercano escape a su atracción gravitacional.

Impresión artística de un agujero negro supermasivo ubicado en el Universo temprano. /NASA

En los años 70, Hawking tomó como base los estudios de Einstein para lograr una descripción de la evolución de los agujeros negros desde la física cuántica: entre otras cosas, Hawking descubrió que los agujeros negros no son totalmente negros. Los efectos de las física cuántica hacen que los agujeros negros brillen como cuerpos calientes, de ahí que pierdan parte de su negritud.

El calor de los agujeros negros

Según las ideas generalmente aceptadas, un observador externo no puede mirar dentro de un agujero negro. Pero Hawking ha demostrado que estos se evaporan, perdiendo masa, e información sobre los objetos que caen en él. Se han publicado muchos artículos destinados a eliminar esta paradoja, ya que se cree que su solución ayudará a construir una teoría cuántica de la gravedad.

En 1976, y siguiendo los enunciados de la física cuántica, Hawking concluyó en su Teoría de la Radiación que los agujeros negros son capaces de emitir energía, perder materia e incluso terminar por desaparecer. La radiación que producen fue bautizada como radiación de Hawking en su honor. Así que, pueden devolver al exterior la información que absorben.

Ecos infrarrojos de una estrella obsorbida por un agujero negro. /NASA Jet Propulsion Laboratory

"El agujero negro sólo aparece en silueta pero luego se abre y revela información sobre lo que ha caído dentro", explicó el científico. "Eso nos permite cerciorarnos sobre el pasado y prever el futuro", sentenciaba.

Big bang: agujeros negros al revés

En una entrevista que el famoso profesor británico dio para el programa Star Talk del también famoso astrofísico Neil deGrasse Tyson, Hawkings dijo que antes de Big Bang no hubo nada. "La condición límite del universo es que no tiene límite", explicó Hawking refiriéndose a la Propuesta de No Limite, una teoría que el mismo trabajó con el físico James Hartle.

Esta teoría (también conocida como Estado Hartle-Hawking), es una propuesta de física teórica y cosmología cuántica sobre el estado del universo antes de la época de Planck. En este modelo el universo no tiene origen como nosotros lo entendemos porque el tiempo no existía antes del Big-Bang (es justamente con éste que se crea el espacio-tiempo). Por eso, para Hawking, no tiene sentido preguntar que hubo antes. “Es lo mismo que pensar qué hay al sur del polo sur de nuestro planeta”.

Algunas de estas galaxias retratadas por el telescopio Hubble de la NASA se formaron solo 600 millones de años después del Big Bang. /Wikimedia Commons

Su trabajo sobre los agujeros negros ayudó a probar la idea de que hubo una Gran Explosión o Big Bang al principio de todo. En colaboración con el matemático británico Roger Penrose, Hawking se dio cuenta de que los agujeros negros funcionaban como el Big Bang al revés, lo que significó que las matemáticas que había usado para describir los citados agujeros negros también servían para describir el Big Bang.

Así llegó a la conclusión clave de que el Big Bang realmente había ocurrido. Uniendo todos estos conceptos, una de las afirmaciones más atrevidas de Hawking fue considerar que la Teoría General de la Relatividad de Einstein implicaba que el espacio y el tiempo tuvieron un principio en el Big Bang ytienen su fin en los agujeros negros.

La Teoría del todo

Para integrar la radiación de Hawking, tuvo que recurrir a la física cuántica, una parte de la física que se encarga de explicar lo que ocurre en el reino de las partículas subatómicas. Hawking estaba convencido de que tenía que existir una teoría o un conjunto de principios que fueran capaces de explicar todo el universo y conciliar la física cuántica con la convencional.

La Teoría del Todo, fue de las ideas del científico que atrajo la mayor atención. "Este conjunto de leyes puede darnos las respuestas a preguntas como cuál fue el origen del universo", declaró Hawking. Sin embargo, el descubrimiento de la radiación de Hawking, paradójicamente, avivó el conflicto entre la física cuántica y la gravitacional, porque creaba un imposible: la paradoja de la pérdida de información. Si los agujeros negros irradian ¿pueden llegar a agotarse y desaparecer? ¿Y qué ocurre con la información cuando llega al horizonte de sucesos? Si desaparece viola los principios de la física cuántica, pero si irradia al exterior viola la teoría de la relatividad de Einstein. Tratar de explicar esta paradoja se convirtió en el último reto de Hawking.

Representación artística de la paradoja de información. /Wikipedia

Tan importante es esta idea en la biografía del científico que dio título a la película realizada sobre su vida. La teoría del todo (2014), que le valió al protagonista, Eddie Redmayne un Oscar por interpretar al científico.

Cosmología para todos

El gran talento de Hawking, que para muchos le hizo merecedor de un premio Nobel que no le llegó en vida, fue haber combinado campos diferentes pero igualmente importantes de la física: la gravitación, la cosmología, la teoría cuántica, la termodinámica y la divulgación.

Galaxia NGC 4414. /Wikimedia Commons

Puso empeño en explicar la cosmología en términos fáciles de comprender para el público general. Su libro Breve historia del tiempo, de 1988, vendió más de 10 millones de copias en el mundo. Pese al éxito, el afán didactico llevó a Hawking a publicar años después una versión más breve y más fácil de digerir, Brevísima historia del tiempo (2005).

Expulsados de la Tierra

“El futuro de la raza humana deberá transcurrir en el espacio si no queremos extinguirnos”. Esto más que una aportación científica es una aterradora conjetura. Hawkings, que ya tenía previsto viajar al espacio, como dijo en alguna ocasión, para alentarnos a hacerlo en masa. Había sido invitado a abordar una de las aeronaves de Virgin Galactic. En el programa Good Morning Britain Hawking "Richard Branson me ha ofrecido un asiento en Virgin Galactic, y dije que sí inmediatamente. Ya he completado un vuelo de gravedad cero, lo que me permitió flotar sin peso, pero mi ambición final es volar al espacio".

Virgin Galactic. /Wikipedia

El científico confiaba en que no se tardaría en crear una base en algún otro planeta o luna. Además, también veía posible que, durante este siglo, se descubriera cómo modificar tanto la inteligencia como instintos como la agresividad. Pese a las leyes que impidan la ingeniería genética con humanos, dijo, se acabarán creando superhombres con características como el tamaño de la memoria, la resistencia a enfermedades o la duración de la vida, y quedará una raza de seres autodiseñados que se mejorarán cada vez más a sí mismos. Un mondo de ciencia ficción que este genio vio posible. Aunque siempre puede ser uno de sus notorias equivocaciones.

 

Beatriz de Vera
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma

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