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ENTENDER EL MUNDO/BIOGRAFÍAS
Hawking y la comprensión del universo
 
 
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 EL HEREDERO DE EINSTEIN
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En la Gran Nube de Magallanes, en la imagen, se detectó un agujero negro que emite radiación.

La pasión por los números que siente el científico británico Stephen William Hawking (nacido en 1942) se refleja en todos los aspectos de su vida. Cuando Hawking explica el momento de su nacimiento, siempre añade que nació 300 años después de la muerte de otro de los grandes físicos de la historia, el italiano Galileo Galilei (1564-1642). Para los amantes de las coincidencias, puede resultar interesante el detalle de que en ese mismo año nació el físico más importante de todos los tiempos, el inglés Isaac Newton (1642-1727). En todo caso, el año en que nació Hawking el Reino Unido se encontraba en guerra. Por esta razón, vino al mundo en Oxford, a pesar de que sus padres residían en Londres. Fue el mejor refugio que encontraron para resguardarse de los bombardeos, porque ni Cambridge ni Oxford se encontraban entre los objetivos militares del ejército nazi.

La imagen de Hawking es característica y casi forma parte del imaginario popular: una persona que solo puede comunicarse mediante un sintetizador y con una inmovilidad casi total de su cuerpo. Un antiguo dicho órfico reza soma sema que significa “el cuerpo es un sepulcro”. Aplicada a Hawking, esta sentencia toma un significado terrible: un cuerpo diezmado e inútil que aloja un cerebro privilegiado. Hawking, sin embargo, no ha sido un minusválido durante toda su vida. Su infancia fue como la de cualquier otro niño británico. No destacó en ninguna asignatura en particular ni tampoco se encontraba entre los mejores de su clase. Desde muy joven, manifestó, sin embargo, la férrea voluntad de convertirse en científico y de estudiar matemáticas.

Frank Hawking –el padre de Stephen– consideraba que el estudio de las matemáticas no tenía ninguna salida laboral y convenció a su hijo de que estudiara otra carrera. Además, deseaba que Stephen asistiera al mismo college donde él había estudiado y que se caracterizaba por no ofrecer matemáticas. Stephen cedió ante los requerimientos de su padre e inició los estudios de ciencias naturales en Oxford.


OXFORD Y CAMBRIDGE
Su paso por Oxford se caracterizó por la “actitud antitrabajo”, en palabras del propio Hawking. Apenas estudiaba e invertía todos los esfuerzos en socializarse y en convertirse en un personaje popular. Era, por ejemplo, el timonel de una de las embarcaciones de remo de la universidad. El propio sistema educativo de la época fomentaba esta actitud relajada entre los estudiantes, porque se cursaban tres años sin que tuvieran que presentarse a ningún examen. Después de este período, tenían que enfrentarse a una prueba que evaluaba todo su esfuerzo. Sin embargo, Hawking considera que esta época fue triste y aburrida porque no encontró nada que lograra motivarlo. Al mismo tiempo, tenía muchos problemas de concentración que le impedían dedicar tiempo al estudio. La víspera de la prueba final perdió la confianza en sí mismo y la nota que obtuvo en el examen osciló entre el notable y el sobresaliente. Solo después de una entrevista personal con los evaluadores se le concedió el sobresaliente. Si no hubiera ocurrido esto, no hubiese podido acceder a Cambridge, que era la mejor universidad en el terreno de la cosmología. Durante estos años Hawking se dio cuenta de que quería dedicarse al estudio del universo.

Sus inicios en Cambridge no resultaron fáciles. El famoso astrónomo británico Fred Hoyle no lo aceptó como uno de sus estudiantes y se vio obligado a escoger como tutor al desconocido profesor Dennis Sciama (lo que, por otro lado, fue una suerte, tal como reconocería Hawking posteriormente). Durante los primeros meses se resintió también de la deficiente formación que había recibido en matemáticas.

Además, los síntomas de descoordinación que habían empezado a manifestarse durante su último curso en Oxford se fueron agravando. Hawking sospechó inmediatamente que padecía un trastorno grave y los médicos confirmaron sus temores. Sufría una enfermedad conocida como “esclerosis lateral amiotrófica” que consiste en la destrucción paulatina de las células que controlan los músculos del cuerpo. Por regla general, la muerte es casi inevitable en un breve período de tiempo que puede oscilar entre dos y cinco años. Es una enfermedad cruel porque avanza de forma devastadora y paraliza todo el cuerpo, pero el cerebro se mantiene lúcido y consciente hasta el final.

La primera reacción de Hawking al darse cuenta de la grave situación en la que se encontraba fue refugiarse en su habitación de la universidad. El doctorado dejó de interesarle y únicamente la música y la ciencia ficción conseguían hacerle olvidar momentáneamente la terrible situación que vivía. Hawking explica lo siguiente sobre esos momentos de su vida: “Antes de que me diagnosticaran mi situación, estaba bastante aburrido de la vida. Pero poco después de salir del hospital soñé que iba a ser ejecutado. De pronto me daba cuenta de que había muchas cosas interesantes que podría hacer si fuese indultado”. Según ha confesado en otra ocasión, a partir de ese momento disfrutó más de la vida que con anterioridad a la manifestación de la enfermedad.

Los médicos pronosticaron que a Hawking le quedaban dos años de vida. A pesar de estas fúnebres expectativas –o quizá precisamente por esto– Hawking inició una relación con Jane Wilde, quien se convertiría en su esposa. Afrontaba la vida con optimismo y sin mirar al futuro. Además, para la especialidad que había escogido no necesitaba efectuar experimentos, sino que solo requería de su mente, que no sufría ningún daño por la enfermedad. Esto le hizo retomar la confianza en sí mismo.

Además, necesitaba ganar dinero si quería formar una familia. Retomó su tesis con nuevos bríos después de haberla relegado a un segundo plano hasta ese momento. El plazo que tenía para terminarla se estaba acabando y aún no había encontrado un problema apropiado. En ese momento, Sciama le sugirió que tomara contacto con la obra de un joven y brillante matemático británico llamado Roger Penrose (nacido en 1931), quien había desarrollado una teoría matemática en torno a la idea de “singularidad”. Según este autor, una estrella que se colapsa después de cumplir su ciclo vital se comprime de tal modo que alcanza un punto de densidad infinita y forma lo que se conoce como agujero negro. La singularidad es el nombre que recibe el momento en el que la estrella alcanza una densidad infinita. Por tanto, todo agujero negro está constituido por una singularidad. Hawking tomó esta idea y la utilizó para explicar el origen del universo.

En 1967 Hawking tuvo su primer hijo. El deterioro físico paulatino lo obligaba ya a ir con muletas. Mientras su cuerpo dejaba de responder, se hizo popular y respetado tanto por estudiantes como por sus colegas, debido a sus grandes ideas y a su excelente sentido del humor. Entre estas ideas se encontraba su concepción del big bang.


CARRERA METEÓRICA
La teoría de Hawking fue sorprendente y significó el inicio de una carrera intelectual muy fecunda: consideraba que en el inicio del universo hubo una singularidad de la misma manera que hay una singularidad en los agujeros negros. Se trataría de dos procesos antagónicos: en el agujero negro, la materia se contrae hasta formar una singularidad. En cambio, en el big bang, la singularidad es el punto a partir del que la materia se expande para constituir todo el universo. Hawking explica en su libro Historia del tiempo de qué forma tomó cuerpo esta idea: “comencé a pensar en agujeros negros mientras me acostaba. Mi enfermedad convierte esta operación en un proceso bastante lento, de forma que tenía muchísimo tiempo”.

Otro de los frutos del trabajo de Hawking consistió en deducir que un agujero negro no puede disminuir de tamaño, pero, en cambio, puede hacerse más grande. A partir de esta característica, el científico británico hizo otro de sus descubrimientos más importantes.

Un agujero negro tiene un límite a partir del que nada que lo atraviesa puede ya salir. Este límite o radio se conoce como “horizonte de sucesos”. Cualquier cosa atrapada por la gravedad del agujero negro y que cruce este límite queda congelada durante toda la eternidad porque el tiempo se detiene en ese punto. Un estudiante de Hawking tuvo una profunda intuición al comparar el comportamiento de un agujero negro con el de la entropía. La entropía es el principio termodinámico que mide el desorden del universo y según el cual el desorden es irreversible y crece en todo momento. Según este estudiante, la caída de un objeto en un agujero negro aumenta el tamaño del propio agujero y, además, incrementa su entropía. Esto equivalía a afirmar que el agujero negro es en sí mismo entropía. Si no sucediera así, el universo tendería hacia un orden aún mayor, en vez de tender hacia el desorden, en la medida en que estaría abocando materia en el interior de los agujeros negros.

En un principio, Hawking se negó a considerar seriamente la tesis de este estudiante porque supondría que un agujero negro es como cualquier otro cuerpo del universo y en ese caso debería emitir radiación. Esto iba en contra de la propia definición de agujero negro según la cual nada de lo que cae en su interior puede salir. El resultado que obtuvo Hawking después de analizar la cuestión resultó sorprendente: todos los agujeros negros tenían que emitir radiación.

Este resultado atenta aparentemente contra la lógica, pero tiene una explicación. Uno de los principios de la física cuántica es el principio de incertidumbre, según el cual no se puede conocer al mismo tiempo la velocidad y la posición de una partícula.

Hawking observó que lo que se conoce como espacio vacío no puede estar en realidad vacío, porque de lo contrario se violaría este principio cuántico. En el espacio vacío tiene que existir un mínimo de incertidumbre, lo que significa que constantemente se crean partículas y sus correspondientes antipartículas que se destruyen de inmediato.

El horizonte de sucesos de los agujeros negros constituye, de acuerdo con Hawking, un lugar privilegiado para que se creen estos pares de partículas. El intenso campo gravitatorio al que se ven sometidas ambas partículas impide que se aniquilen. Además, la partícula negativa cae en el interior del agujero, mientras que la positiva acostumbra a escapar en forma de radiación. Este tipo de radiación ha recibido el nombre de “radiación Hawking” en honor a su descubridor. Esta radiación es la causante de que los agujeros negros puedan llegar a evaporarse. Tal como apunta el propio Hawking en su libro Historia del tiempo, esto significa que los agujeros no son tan negros, como podría pensarse, porque un cuerpo negro no puede emitir radiación. Al emitir radiación, los agujeros negros disminuyen de tamaño, lo que provoca un aumento de la temperatura y, por consiguiente, un aumento de la radiación, en un proceso que culmina con el estallido del agujero negro.

El estudio de Hawking con los agujeros negros le condujo también a afirmar la existencia de agujeros negros minúsculos que habrían aparecido en el momento de la formación del universo debido a las condiciones extremas a las que se enfrentaron las primeras partículas. La enorme presión que sufrían propició la formación de agujeros minúsculos del tamaño de un átomo y que irradiarían una gran cantidad de energía.
Los éxitos de Hawking como científico iban de la mano de una progresiva decadencia física que le obligó a abandonar las muletas y desplazarse en una silla de ruedas. Cualquier actividad exigía un intenso esfuerzo, por lo que adquirió la costumbre de habilitar una habitación de su casa para un estudiante que le ayudara en los quehaceres cotidianos.

Hacia finales de la década de 1970, Hawking empezó a sufrir serias dificultades para articular palabras inteligibles hasta el punto de que solo su círculo íntimo lograba entenderle. Esto le obligó a sintetizar todas sus ideas para expresarlas con las mínimas palabras posibles.

Pese a su delicada salud, en 1979 ocupó la Cátedra Lucasiana de la Universidad de Cambridge. Ese momento constituyó una de las cimas de su carrera porque accedió a una de las cátedras más prestigiosas del mundo, que había sido ocupada con anterioridad por una larga lista de celebridades, entre las que se encuentra el mismísimo Isaac Newton.

La fama de Hawking se extendía. El científico, incluso, fue invitado al Vaticano a dictar una conferencia. Tal como él mismo ha explicado, el papa Juan Pablo II le comentó, en el transcurso de un encuentro personal, que los científicos no podían estudiar el big bang porque era el momento de la creación divina. La conferencia que el científico había impartido momentos antes trataba, precisamente, sobre la idea de un big bang sin necesidad de recurrir a un instante creador.

En ese momento, Hawking decidió escribir un libro de divulgación para el mayor número de personas posible. Escogió una editorial popular y el editor, sin formación científica, no permitió que se publicara ningún párrafo que él no entendiera. Cuando el libro estaba casi terminado, Hawking pasó por otro momento delicado. Una neumonía lo dejó al borde de la muerte y su mujer se vio en la difícil tesitura de tener que decidir entre dejarlo fallecer o bien permitir que le extirparan la tráquea. A pesar de que esta operación significaba que nunca más podría hablar, Jane Hawking optó por la operación.

En un principio, el único medio de comunicación de Hawking consistía en enarcar las cejas cuando una persona señalaba una palabra en una pizarra, por lo que el científico no se veía capaz de terminar el libro. La situación se había agravado a tal grado, que Hawking necesitó a partir de entonces enfermeras que lo cuidaran a todas horas. El coste desorbitado de los cuidados fue financiado por una fundación estadounidense. Por último, un informático le regaló un programa de su creación que le permitía hablar con el uso de una computadora y un sintetizador. Con estos instrumentos, logró superar ese nuevo escollo en su vida. Con dificultad logró acabar el libro y, tras su publicación, se convirtió en uno de los científicos más populares del mundo.



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