Stephen Hawking. Entre agujeros negros y una silla de ruedas.

Stephen Hawking es para muchos no solo un ejemplo de ciencia, saber e inteligencia; sino del como sobreponerse y vencer a las adversidades y problemas. Es un ejemplo vivo de un ser humano que ve la vida con optimismo a pesar de las limitaciones. Si excluyésemos de la vida de Hawking todo su aporte al campo de la astrofísica teórica (llegando a ser comparado incluso con Einstein), aun su vida sería inmensamente notable al enfrentarse una de las peores enfermedades que existen: ELA (Esclerosis Lateral Amiotrófica) por la que al ser diagnosticada cuando tenia 21 años solo le vaticinaron 2 a 3 años de vida. En el próximo Enero cumplirá 69 años.

Las teorías de Hawking han revolucionado la ciencia moderna. Sus impresiones sobre los agujeros negros, el Big Bang, los extraterrestres y el viaje en el tiempo son notables y extremadamente populares. Hawking nos ha mostrado que ese abstracto mundo de la ciencia ficción espacial, puede ser más real de lo que parece.

Stephen William Hawking, nacido el 8 de enero de 1942 en Oxford, Inglaterra.

Aunque los padres de Hawking vivían en el norte de Londres, se mudaron a Oxford, mientras su madre estaba embarazada de Stephen; deseaban un lugar más seguro para el nacimiento de su primer hijo (Londres estaba siendo atacado en ese momento por la Luftwaffe.) Según Hawking, un misil alemán V-2 cayó a sólo unas calles de distancia.

Después de Hawking nació, la familia se trasladó a Londres, donde su padre dirigió la división de parasitología en el Instituto Nacional de Investigación Médica. En 1950, Hawking y su familia se mudaron a St Albans, Hertfordshire, donde asistió a San Albano High School para chicas desde 1950 hasta 1953. (En ese momento, los niños podrían asistir a las niñas la escuela hasta la edad de diez.) Desde los once años, asistió a la Escuela de St Albans, donde fue un buen estudiante, pero no excepcional.

Hawking estuvo siempre interesado en la ciencia. Inspirado por su profesor de matemáticas, que originalmente quería estudiar el tema en la universidad. Como el University College no tenía el tipo de matemáticas que deseaba Hawking en aquella época, se matricula en ciencias naturales, en el que ganó una beca. Hawking se especializó en física. Sus intereses durante este tiempo se encontraban en la termodinámica, la relatividad y la mecánica cuántica.

Después de recibir su licenciatura de grado en Oxford en 1962, se quedó para estudiar astronomía. Entonces decidió abandonarla cuando descubrió que había un laboratorio completamente equipado para el estudio de las manchas solares, y él estaba más interesado en la teoría que en la observación. Dejó de Oxford para trasladarse al Trinity Hall en Cambridge, donde se ocupó en el estudio de la astronomía teórica y la cosmología.

En Cambridge empeoraron sus ocasionales torpezas y la tendencia a articular mal las palabras, que ya había aparecido en Oxford. Se le hizo difícil anudarse los zapatos. El padre se dio cuenta de esos problemas durante unas vacaciones de Navidad. Hawking, que aún no tenía veintiún años, fue a un especialista y pocas semanas después se le diagnosticaba una esclerosis lateral amiotrófica, también llamada enfermedad de Lou Gehrig. Es una enfermedad degenerativa que hace que los músculos (pero no la inteligencia) se atrofien. La enfermedad, que por regla general afecta a personas de edad, progresó rápidamente al principio.

Su estado se deterioró rápidamente y los médicos le pronosticaron que no viviría lo suficiente para acabar su doctorado. Sin embargo, Hawking escribió:

"Aunque había una nube sobre mi futuro, descubrí para mi sorpresa que estaba disfrutando la vida en el presente más de lo que lo había hecho antes. Empecé a avanzar en mi investigación"

Siguió su investigación porque encontró el estímulo de conocer a una chica con la que quería casarse y se dio cuenta que tenía que acabar su doctorado para conseguir un mejor trabajo.

"Por lo tanto comencé a trabajar por primera vez en mi vida. Para mi sorpresa descubrí que me gustaba"

Dos años después las cosas empezaron a mejorar. Se casó con Jane Wilde, una estudiante de bachillerato que había conocido antes del diagnóstico, y comenzó a aplicarse a lo suyo. Su tutor en la tesis, Dennis Sciama, recomendó a Hawking que conociera al matemático Roger Penrose, dedicado por entonces a estudiar qué ocurría cuando una estrella agota el combustible y se colapsa. Penrose demostró que, al expandirse el universo regido por la teoría de la relatividad general de Einstein, una vez que una estrella se colapsa más allá de un determinado punto, inevitablemente tiene que convertirse en una singularidad, el hipotético punto situado en el interior de los agujeros negros donde la materia se comprime hasta alcanzar una infinita densidad y donde el espacio, el tiempo y las leyes de la física dejan de operar. Estimulado por esta idea, Hawking se lanzó a la investigación de las estrellas completamente colapsadas y encontró el trabajo de su vida. Como ha observado el escritor Dennis Overbye, «Costaba no pensar en Hawking como en su propia metáfora».

Tras obtener su Doctorado, se dedicó al principio a la investigación, decantándose más tarde por la enseñanza en los Colegios Mayores de Gonville y Caius. Tras dejar el Instituto de Astronomía en 1973, al año siguiente fue elegido miembro de la Royal Society. Stephen se pasó al Departamento de Matemáticas Aplicadas y Física Teórica de Cambridge en 1977, donde fue nombrado profesor de Física Gravitacional. Desde 1979 ocupa la Cátedra Lucasiana de Matemáticas. La Cátedra se creó en 1663 con fondos otorgados para tal fin en el testamento del Reverendo Henry Lucas, que fue el Miembro del Parlamento para la Universidad. Fue ocupada en primer lugar por Isaac Barrow, y en 1669 pasó a Isaac Newton.

Se le ocurrió a Hawking que, si una estrella podía colapsarse hasta ser una singularidad, el proceso también debía ser posible en dirección contraria. Una singularidad puede ser tanto un principio como un final. En cuyo caso el universo, que se sabía que estaba expandiéndose, podría haber comenzado como una singularidad. Hawking pudo demostrar algo más que esto: un universo que se expande infinitamente, demostró, debe haber comenzado en una singularidad.

Pero ¿qué pasa si el universo no se expande infinitamente? ¿Qué pasa si contiene la suficiente masa para que la explosión vaya perdiendo velocidad y se invierta, para acabar en la fatal implosión llamada el Big Crunch? ¿También ese universo tendría que haber comenzado en una singularidad? La respuesta, dijo Hawking, era sí. En 1970 publicó, junto con Penrose, un artículo donde demostraban que el universo debía haber empezado como la singularidad del Big Bang.

Aquel noviembre, mientras se preparaba para acostarse («Mi incapacidad hace que sea un proceso lento, con lo que me tomaba mucho tiempo»), Hawking tuvo otra ocurrencia: puesto que nada podía escapar de un agujero negro, éste nunca puede disminuir. Sólo puede seguir igual o aumentar; no se puede dividir, no se puede encoger, no puede volar hecho pedazos. Con cada nueva porción de materia que ingiere, su masa aumenta y el horizonte de sucesos se hincha un poco mas.

Un investigador de Princeton, Jacob Bekenstein, recogió la idea. Bekenstein vio un paralelismo entre los agujeros negros y la idea de entropía, la medida del caos azaroso dentro de un sistema. Según la segunda ley de la termodinámica, la cantidad de desorden de un sistema cerrado aumenta necesariamente con el tiempo; la entropía, como los agujeros negros, siempre crece. Puesto que todo sistema tiene entropía, cada vez que un agujero negro se traga otra porción de materia su entropía debe aumentar al mismo tiempo que su horizonte de sucesos. El tamaño del agujero negro y su cantidad de entropía podrían ser equivalentes.

Hawking rechazó la analogía. Su objeción era que en cualquier sistema con una cierta cantidad de desorden, o entropía, también tendría que haber temperatura, y todo lo que tiene temperatura, por baja que sea, emite radiaciones. «Pero por su misma definición los agujeros negros son objetos que se supone que no emiten nada», escribió. De ahí, decidió, que la comparación tenga que estar equivocada. Además, Bekenstein lo irritaba.

Dos fisicos soviéticos convencieron a Hawking de que considerara la posibilidad de que los agujeros negros pudieran, pese a todo, emitir partículas. Cuando Hawking repitió los cálculos encontró, «para mi sorpresa y fastidio, que incluso los agujeros negros sin rotación debían, al parecer, crear y emitir partículas de manera regular». En las conferencias, Hawking proyectaba una transparencia contra la pared en la que se leía la sencilla frase: «Yo estaba equivocado».

Llegó a esta conclusión estudiando los agujeros negros desde la perspectiva de la mecánica cuántica y del principio de incertidumbre, para los que el espacio nunca está del todo vacío. Más bien está poblado por pares vagabundos de partículas «virtuales» —gemelos de materia y antimateria— que oscilan entre la existencia y la aniquilación, todo en una fracción de fracción de nanosegundo, demasiado rápido para poderse observar. Hawking propuso que si tales pares aparecieran cerca del horizonte de sucesos, la partícula de antimateria podría ser absorbida por el agujero negro, mientras la otra, poquísimo más lejos, podría pasar más allá del monstruo y caer en el universo cotidiano. La partícula parecería estar brotando del agujero negro. En cuyo caso, en palabras de Hawking, «Los agujeros negros no son tan negros».

La radiación del agujero negro no procede en realidad del agujero negro propiamente dicho sino de la capa de espacio que lo rodea. Sin embargo, la llamada radiación de Hawking tiene un peaje en el agujero negro, pues al entrar la partícula arremolinándose hacia la eternidad, como cae el agua por un sumidero, para nunca volver, su compañera viuda, que no puede aniquilarse en ausencia del socio, no tiene más remedio que convertirse en materia.

Lo cual exige energía. Esa energía tiene que proceder del agujero negro. Pero la energía, nos enseñó Einstein, no es más que otra forma de la masa, y viceversa. De manera que cuando un agujero negro da a la partícula virtual una pizca de energía, también pierde una minúscula cantidad de masa, lo cual supuestamente no puede ocurrir. El agujero negro se encoge un poco y radia más deprisa.

En último término los agujeros negros se evaporan mediante una fuerte explosión equivalente a mil millones de bombas de hidrógeno de un megatón. Esto no ocurrirá en ningún momento próximo; el agujero negro tipo tardará unos 1067 años en desvanecerse.

Hawking ha descrito este proceso de una forma aún más extravagante, basándose en la idea de que el principio de incertidumbre hace teóricamente posible que una partícula se mueva más deprisa que la luz. «Es baja la probabilidad de que se mueva durante mucha distancia a más velocidad que la luz, pero puede ir más deprisa que la luz durante el espacio suficiente, para salir del agujero negro, y luego seguir más despacio», dijo Hawking en una conferencia de 1991. Advirtió, no obstante, que esto es improbable que ocurra en los agujeros negros grandes. Incluso los agujeros negros cuya masa equivale a la del Sol son demasiado grandes, porque las partículas tendrían que sobrepasar la velocidad de la luz durante kilómetros antes de regresar al universo ordinario.

Pero ¿qué pasa con los agujeros negros excepcionalmente pequeños? Esta es otra historia. Hawking propone la posibilidad de que cuando el universo era joven y mucho más denso que ahora se crearan los agujeros negros primordiales, bocaditos del tamaño de una montaña. Estos miniagujeros negros, artefactos de la creación, no debieron tardar mucho en evaporarse. Hawking imagina que deberían estar evaporándose precisamente ahora, desapareciendo en explosiones de rayos gamma. Los científicos, muchos de los cuales dudan de la existencia de estos monstruos en miniatura, todavía están por detectar las señales delato-ras de tales acontecimientos. Lo que no significa que no vaya a haberlas.

De manera que la idea de Hawking de que los agujeros negros no podían hacerse más pequeños quedó refutada por el descubrimiento de la radiación de Hawking, que demuestra que los agujeros negros pueden desaparecer por completo. Algo similar ocurrió con sus ideas sobre la singularidad del principio del tiempo. Se puso a reconsiderarla. La relatividad general, es cierto, exige la existencia de singularidades; pero en el punto de la singularidad, donde se comprime la materia hasta una densidad infinita, la relatividad general quiebra. Tal vez la mecánica cuántica, que opera con la incertidumbre, pueda sostener que la singularidad del Big Bang es algo que alguna vez ha existido.

Hawking decidió que su anterior idea de que el universo comenzó con una singularidad estaba equivocada. Tal vez el universo espacio-temporal no comenzase de ningún modo. El argumento viene a ser algo así: si nos acercamos lo bastante al principio del universo, el tiempo no existe; si el tiempo no existe, no hay un momento de la creación, no hay momento del génesis, no hay momento de ninguna clase. Sin tiempo, no hay tiempo.

Por desgracia, los mortales ordinarios tienen dificultades para pensar así. Hawking señala que en cualquier caso el universo Parecería empezar y acabar en una singularidad. («Así pues, en cierto sentido todos seguimos estando condenados», escribe Hawking.) Pero en otro sentido —un sentido sumamente conceptual que implica muchos posibles universos a la vez que un concepto matemático llamado «tiempo imaginario»— el tiempo es una especie de círculo que no tiene principio ni final. En esta propuesta «sin límites» Hawking compara, de forma característica, el universo con la Tierra. Se parta de donde se parta, nunca se acaba. Nunca empieza. De manera similar, «Preguntarse que ocurrió antes del Big Bang es como preguntarse por un punto situado un kilómetro al norte del Polo Norte —escribe Hawking—. La magnitud que medimos como tiempo tuvo un principio, pero eso no significa que el espacio-tiempo tenga un límite, lo mismo que la superficie de la Tierra no tiene ningún límite en el Polo Norte, por lo menos eso lo que se me ha dicho; personalmente yo no he estado nunca allí».

Hawking también especuló sobre universos bebé, subproductos del modelo inflacionario del universo debido a Alan Guth, según el cual durante una fugaz fracción de un instante el universo se infló desmesuradamente. Si este proceso creó pequeñas hinchazones dentro de la fábrica del espacio-tiempo, esas pequeñas colinas y valles bien pudieron crecer, inflándose en universos paralelos conectados al nuestro por agujeros de gusano, túneles cuánticos que atraviesan el espacio-tiempo. En cuyo caso nuestro universo podría ser uno entre muchos.

A lo largo de todo esto Hawking ha proseguido su trabajo a pesar del devastador deterioro físico. En 1969, dos años después de nacer el primero de sus hijos, ya no podía arreglárselas con un bastón y se vio obligado a usar silla de ruedas. Al final ha llegado a depender de los cuidados constantes de una enfermera y de estudiantes graduados que sepan interpretar todos sus vacilantes farfulleos. En 1979, al ser elegido profesor de la cátedra Lucasiana de Matemáticas de Cambridge, puesto que en su tiempo ocupó sir Isaac Newton, estampó su firma por última vez. Su discurso resultó casi incomprensible.

Ya en 1982, Hawking decide escribir un libro divulgativo de Cosmología: "Breve Historia del Tiempo". Sin embargo, Hawking sufre otro ataque:

"Yo estaba en Ginebra, en el CERN, el gran acelerador de partículas, en el verano de 1985... Cogí una pulmonía y pronto fui al hospital. El hospital de Ginebra sugirió a mi esposa que no merecía la pena mantenerme vivo conectado a una máquina. Pero ella en ningún caso aceptó eso. Regresé al Hospital de Addenbrooke en Cambridge, donde un cirujano llamado Roger Grey me realizó una traqueotomía. Aquella operación salvó mi vida, pero se llevó mi voz..."

A Hawking se le proporcionó un sistema informático para permitir que tuviese una voz electrónica.

Nada de esto lo ha salvado de las crisis normales que pesan sobre la carne. En 1990, en un divorcio singularmente poco aireado, se separó de su esposa Jane. Y una noche lluviosa de marzo de 1991 se equivocó al calibrar la distancia de los vehículos que se aproximaban al cruzar la calle y acabó «en la calzada, con las piernas sobre los restos de la silla de ruedas». En el accidente se rompió el brazo, se hizo un corte en la cabeza (que necesitó trece puntos) y se produjeron daños irremediables en el sistema computerizado que le permite hablar.

Finalmente en 1988 se publicó "Una Breve Historia del Tiempo". El libro batió récords de ventas de una forma difícil de predecir. Como no podía ser de otra manera, Hawking ha recibido gran cantidad de honores; fue elegido miembro de Real Sociedad de Londres en 1974, siendo uno de los más jóvenes, también es miembro de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos. Se le fue concedido el CBE3 en 1982 y fue nombrado Compañero de Honor en 1989, mismo año en que recibió el Premio Príncipe de Asturias. En el año 2008 recibió el premio Fonseca 2008 que se entregó por primera vez el día 27 de septiembre de 2008.

En 2009 participó en un homenaje a Carl Sagan auspiciado por la discográfica de Jack White Third Man Records, por el setenta y cinco aniversario del nacimiento del astrónomo, "A Glorious Dawn" parte de fragmentos del programa divulgador de Sagan Cosmos: A Personal Voyage, musicalizados por John Boswell y a los que se ha añadido la voz de Hawking.

Visión religiosa

Hawking tiene una posición agnóstica en materia de religión. En varias ocasiones ha utilizado la palabra "Dios" (en sentido metafórico) para ilustrar los puntos logrados en sus libros y discursos públicos. Su ex esposa, Jane, sin embargo, dijo que era un Ateo. Hawking ha declarado que "no es religioso en el sentido normal" y cree que "el universo se rige por las leyes de la ciencia. Las leyes pueden haber sido decretado por Dios, pero Dios no interviene para romper las leyes." Hawking comparó la religión y la ciencia en 2010, diciendo: "Hay una diferencia fundamental entre la religión, que se basa en la autoridad, y la ciencia, que se basa en la observación y la razón. Ciencia va a ganar porque funciona. "

La hermana de Hawking, Mary, dice: «Mi padre era muy bueno en las discusiones teológicas, de modo que todos hablábamos de teología». Esta parece ser una costumbre que Hawking no ha perdido nunca. En sus escritos Hawking vuelve repetida y ambivalentemente sobre el problema de, dicho en palabras de su hermana May, «la existencia de Dios o lo contrario». A menudo se burla de la idea. Escribe con sentido del humor sobre sus experiencias en el Vaticano, donde asistió a un congreso de cosmología en 1981: «Al final del congreso los participantes tenían concedida una audiencia con el papa. Éste nos dijo que estaba muy bien estudiar la evolución del universo después del Big Bang, pero que debiéramos investigar sobre el Big Bang en cuanto tal, porque aquel fue el momento de la creación y por lo tanto obra de Dios. Me alegré de que no supiera el tema de la conferencia que yo acababa de dar: la posibilidad de que el espacio-tiempo fuese finito pero no tuviera ninguna clase de límites, lo que significa que no tuvo principio, no existió el momento de la creación. No tenía ganas yo de compartir la suerte de Galileo».

.Fuentes consultadas:
http://en.wikipedia.org/wiki/Stephen_Hawking
http://www.portalplanetasedna.com.ar/hawking.htm
http://elmistico.com.ar/ciencia/hawking/biografia-hawking.htm

 

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"Hay una diferencia fundamental entre la religión, que se basa en la autoridad, y la ciencia, que se basa en la observación y la razón. Ciencia va a ganar porque funciona"      Stephen Hawking.