El universo de Stephen Hawking

La biógrafa de Stephen Hawking, Kitty Ferguson, cuenta en su libro que cuando él tenía solo 12 años, dos de sus compañeros de colegio hicieron una apuesta. John McClenahan dijo que Hawking “nunca llegaría a ser nadie”, mientras que Basil King, amigo que conservaría hasta su muerte, se aventuró a decir que el egocéntrico joven terminaría siendo “inusitadamente capaz”.

Para esa época lo más predecible era que McClenahan tuviera la razón. Hawking era un chico promedio. Y aunque muchos de sus compañeros lo apodaban el Einstein de la clase, no estaba claro si lo llamaban así por su gran inteligencia -que saldría a la luz años después- o por su inusual excentricidad. Dos cualidades que lo definirían hasta el último minuto.

Medio siglo después, la respuesta está bastante clara. Hawking no solo llegó a convertirse en una eminencia de la ciencia, sino que, contra todos los pronósticos, logró lo que pocos en su campo: ser un ícono popular de la cultura y la ciencia moderna, de lo que supo sacar bastante provecho para acercar la física a las masas. No en vano, su libro Una breve historia del tiempo: del Big Bang a los agujeros negros fue uno de los best sellers más apetecidos. Con el documental sobre esta obra, dirigido por Errol Morris, alcanzó a inspirar a muchos jóvenes a amar la ciencia.

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“Le encantaba ser el centro de atención y lo buscó al aparecer en programas como Los Simpsons, Star Trek, The Big Bang Theory, y haciendo declaraciones bastante escandalosas para los medios. Llamaba su atención cada vez que parecían perder un poco de interés en él”, cuenta a SEMANA la biógrafa Ferguson.

Esa imagen mediática muchas veces opacó la magnitud de su trabajo que estuvo al mismo nivel de los grandes de la física. Mientras la multitud lo aclamaba por su gran sentido del humor y su aparición en los medios, muy pocos en realidad comprendían el legado de sus teorías sobre los agujeros negros y el espacio/tiempo. Alguien incluso llegó a decir alguna vez que el libro de Hawking era la obra “no leída más vendida de la historia”.

Hawking nació en Oxford, Inglaterra, el 8 de enero de 1942. O como a él mismo le gustaba presumir, exactamente 300 años después de la muerte de Galileo, el padre de la ciencia moderna. Paradójicamente, abandonó el mundo el 14 de marzo, el mismo día en el que muchos celebraban el cumpleaños número 134 de Albert Einstein y el Día Nacional de Pi. Ambas fechas bastante populares dentro de la comunidad científica.

A pesar de que en el colegio obtuvo calificaciones mediocres, a los 17 años ingresó becado al University College de Oxford y con notas envidiables. Superó sin dificultad los tres años que estudió física allí. De hecho, el propio científico confesó que en esa época le preocupaba más ganar popularidad que ser un gran estudiante. Calculó que solo había dedicado una hora al día a estudiar (1.000 horas en tres años), pero aun así superó a la mayoría de sus compañeros en los exámenes finales. Años después, con la enfermedad, cambió de opinión. “Cuando te enfrentas a la posibilidad de la muerte cercana, te das cuenta de que la vida vale la pena”, aseguró Hawking a su biógrafa sobre ese episodio.

Uno de los peores momentos de su vida vendría poco después. Cuando apenas tenía 21 años y empezaba su carrera doctoral en Cambridge, le diagnosticaron esclerosis lateral amiotrófica (ELA). Una extraña enfermedad que aún no tiene cura. (Ver artículo). En un principio el británico cayó en una profunda depresión, pues creía inútil trabajar en un doctorado que nunca terminaría.

Pero sucedió algo extraordinario. Hawking conoció a Jane Wilde en una fiesta organizada por su viejo amigo Basil King. Poco después se casarían y junto a ella superaría los momentos más difíciles de su enfermedad y lograría los mayores éxitos de su carrera.

Pese a que empezó a perder su movilidad, el astrofísico hizo lo imposible por llevar una vida normal. Tuvo tres hijos, viajó por el mundo a reuniones científicas, estuvo en el Vaticano, en la Casa Blanca y conoció todos los continentes. Jamás se dejó vencer. Su biógrafa señala que nadie podía sentir pena por él, pues la compasión se evaporaba cuando “uno se encontraba con su buen humor”.

Era tan brillante como excéntrico. Las anécdotas sobre su silla de ruedas y su computadora eran muy famosas. Según cuentan, nunca se sabía si del sintetizador de voz saldría una teoría sobre el cosmos o una desfachatez. En su cumpleaños número 60, por ejemplo, decidió dar un paseo en globo. Y la misma semana se rompió una pierna al cruzar una esquina a gran velocidad. En todas las fiestas de Cambridge se robaba la atención con sus pasos improvisados.

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Uno de los episodios más recordados fue en 2007 abordó un Boeing 727 para imitar en su interior la sensación de ingravidez. Cuando le preguntaron por qué asumía tantos riesgos, Hawking dijo: “Quiero mostrar que las personas no tienen límites por sus discapacidades físicas, siempre y cuando no estén discapacitadas en espíritu”.

Precisamente, con su categórico espíritu, el brillante británico demostró que solo basta determinación para superar las peores adversidades de la vida. Su feroz intelecto, su malvado sentido del humor y la enfermedad que nunca pudo vencerlo dan ejemplo al mundo de las infinitas posibilidades de superación de la mente humana. “Qué triunfo ha sido su vida”, dijo a The New York Times Martin Rees, un cosmólogo de la Universidad de Cambridge y colega de Hawking por mucho tiempo. “Su nombre vivirá para siempre en los anales de la ciencia”. 

Una mente que paseó por el cosmos

Con sus ideas, Hawking dio saltos intuitivos que pusieron a pensar a los físicos de su época. Su mayor contribución fue en el campo de los agujeros negros.

En 1962, cuando Stephen Hawking comenzó su doctorado en Cambridge, estaba en boga el modelo estacionario, que sugería que el universo no tenía un origen y era homogéneo. Uno de sus proponentes era Fred Hoyle, el cosmólogo más importante del momento, a quien el joven físico quería tener como director de tesis. Pero su clase estaba llena y Hawking debió conformarse con Dennis Sciama, a quien escasamente conocía.

El incidente resultó una gran oportunidad para él, pues encontró en Sciama a un mentor permanente. Al darse cuenta de que solo faltaba un año para entregar la tesis y Hawking no había escrito una palabra, Sciama lo conectó con Roger Penrose, matemático que había probado con base en la teoría general de la relatividad de Einstein que los objetos enormes, como las estrellas, podían colapsar y convertirse en un punto de densidad infinita conocida como singularidad. A esta singularidad junto con el horizonte de eventos que la envuelve se la llama agujero negro.

De las charlas con Penrose, Hawking obtuvo el modelo matemático que explicaba cómo se formaban dichos agujeros. Además, observó que podía usar la misma concepción al revés y decir que de un punto podía también nacer el universo. Hawking hizo la tesis en un año y, según Sciama fue “la más bella investigación en la historia de la física”. El trabajo revolucionó la física de la época porque iba contra la teoría estacionaria, pero también porque formulaba dos teoremas: que el universo viene de un punto o singularidad y que el colapso gravitacional va a un punto, como sucede con las estrellas que colapsan. “Así, Hawking introdujo los fundamentos matemáticos y físicos de la teoría del Big Bang, teoría que luego se consolidó por la observación”, dice José Robel Arenas, físico de la Universidad Nacional.

Pero su tesis no lo catapultó a la fama, sino su descubrimiento de la evaporación de agujeros negros que en 1974 publicó en la revista Nature. Hawking sabía que se necesitaba una teoría para unificar la relatividad general de Einstein (que explica la gravedad como un efecto de la curvatura del espacio y el tiempo a gran escala) con la física cuántica (que explica el comportamiento de la materia en pequeña escala). El físico estudió a fondo los agujeros negros, pues si estos eran universos pequeños, comprenderlos mejor llevaría a entender el cosmos.

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Hawking observó que los agujeros negros no son tan negros, sino que emiten una radiación térmica y además se evaporan. Esta radiación se produce porque, a pesar de que la teoría de la relatividad establece que lo que entra en un agujero negro no tiene posibilidad de salir, hay creación de pares de pequeñas partículas por efectos cuánticos, donde algunas se podrían fugar en su borde, también conocido como horizonte. Aquellas que no son absorbidas formarían la radiación de Hawking. Por lo tanto, los agujeros negros reflejaban calor, lo cual fue un espectacular descubrimiento. Pero además de eso, señaló que las partículas que sí caen en el agujero negro “eliminarían a las partículas del centro del agujero con lo que este pierde masa hasta evaporarse”, explica Arenas, quien considera lo anterior el más “grande avance hasta la fecha para unificar la teoría de la relatividad y la física cuántica”.

No se puede hablar de estos logros sin mencionar a Jacob Bekenstein, físico de la Universidad de Princeton que había encontrado unos años antes la posibilidad de que los agujeros negros fueran térmicos. “La diferencia es que mientras Bekenstein tenía la idea y no la prueba, Hawking logró confirmarla con su trabajo”, señala Arenas. Por eso, en la física se habla de la entropía de Bekenstein-Hawking para entender el concepto de la cantidad de información que se pierde al cruzar el horizonte de eventos de un agujero negro. Fue tan importante que Hawking pidió que la grabaran en su tumba, ya que representaba la unión de muchas disciplinas: contiene la constante de Newton y la de Planck; la velocidad de la luz, clave en la teoría de Einstein y la constante de Boltzmann, base de la termodinámica.

Con esta investigación Hawking asombró a los físicos y les generó nuevos dilemas, como la paradoja de la información: si los agujeros negros atrapan todo lo que entra en su dominio, borran la información del universo y al evaporarse, dicha información no podría recuperarse más. Eso contradecía las reglas básicas de la mecánica cuántica por lo que el científico generó un gran debate con sus colegas que duró 40 años. Con uno de ellos, John Preskill, Hawking apostó una enciclopedia y en 2004, tras admitir estar equivocado, le entregó a Preskill Total Baseball, la más completa edición sobre ese deporte.

En el fondo, Hawking siguió creyendo que la información que se roba un agujero negro no sería recuperable y para demostrarlo dijo que habría sido buena idea entregarle a Preskill las cenizas de los tomos luego de quemarla. Lo importante es que el debate generó nuevas teorías para explicar la paradoja. Pese a su deseo, Hawking no logró proveer una manera definitiva de acercar las dos teorías, pero dejó un legado de más de 150 ingeniosos trabajos que han despertado el interés de muchos físicos en numerosos temas de la física, que seguramente otros después de él seguirán desarrollando. Tal vez le quedó un tema por resolver. Cuando la revista New Scientist le preguntó al cumplir 70 años qué dilema del universo no había podido descifrar, Hawking contestó: “Las mujeres. Son un completo misterio”.

Por qué duró tanto

A los 21 le dijeron que solo viviría un par de años. Stephen Hawking de nuevo desafió a la medicina viviendo 50 más. Cómo lo logró.

En 1962 Stephen Hawking recibió la mala noticia de que padecía un mal conocido como esclerosis lateral amiotrófica (ELA). Se trata de una enfermedad neurodegenerativa por la cual las neuronas motoras dejan de funcionar correctamente. Estas células, que residen en el cerebro y en la espina dorsal, controlan los movimientos musculares del cuerpo por medio de sinapsis. La enfermedad las debilita y por eso van robando al enfermo, paulatinamente, la habilidad de moverse. Hoy no tiene cura, pero se espera que en el futuro, con el mayor conocimiento del genoma humano, se desarrolle una terapia para evitarla.

En la mayoría de los casos esta enfermedad aparece después de los 50 años y es inusual verla en jóvenes como Hawking. Al científico le dieron dos años de vida pero, de alguna manera, así como lo hizo con la física, su caso logró desafiar los conocimientos convencionales. Hoy se sabe que hay variantes de la enfermedad y, según Leo McClusky, director del centro de ELA en la Universidad de Pensilvania, el mal que padecía Hawking demuestra que este desorden varía de paciente a paciente. “Viven poco, pero eso no significa que la mitad de la gente no viva más, incluso mucho tiempo”, dijo a la revista Scientific American.

La expectativa de vida de estos pacientes tiene que ver, por un lado, con que no fallen los músculos necesarios para respirar y, por otro, con los de tragar, que conducirían a la desnutrición. Si ningun de estos falla, es posible que el paciente viva mucho, aunque cada vez más deteriorado. “Hawking fue un caso aparte. Lo que pasó con él es sorprendente”, dice McClusky. Su diagnóstico temprano pudo influir, pues en esos casos la enfermedad progresa más lento. Incidió además que el físico contó con un excelente cuidado médico. Para McClusky pudo ser suerte debido a “la biología del tipo de enfermedad que tuvo”. Su inteligencia no le añadió años de vida, pero el mal le dió a Hawking más tiempo para potenciar la brillantez de su mente. Al tardar una hora para ponerse la pijama podía pensar en sus postulados. “Así resolvió problemas como el del colapso de dos agujeros negros”, dice José Robel Arenas, físico de la Universidad Nacional. Cuando perdió su habilidad para escribir sus ecuaciones, Hawking desarrolló métodos para trabajar mentalmente, muchas veces reimaginándolas en forma geométrica. La voz de Hawking se apagó en 1985 tras una neumonía, y para salvar su vida quedó dependiendo de un respirador. Esto lo dejó al cuidado de enfermeras durante las 24 horas. Desde entonces solo pudo comunicarse por medio de un computador (ver nota) y un sintetizador de voz, del que se quejaba por su acento escandinavo. El caso de Hawking muestra que cada paciente es único y que algunos como él podrían tener la suerte de una larga vida.