LAS TEORÍAS DEL PROFESOR STEPHEN HAWKING

Solo somos una raza avanzada de primates en un planeta menor de una estrella ordinaria. Pero podemos entender el universo.» Stephen Hawking.

Stephen William Hawking, físico teórico, astrofísico, cosmólogo y divulgador científico, fue una de las mentes más brillantes de nuestra época. El profesor Hawking destinó su vida al entendimiento del universo a pesar de la terrible enfermedad que lo acompañó gran parte de su vida. Sería imposible resumir su pensamiento en un artículo, pero es inspirador conocer y entender su legado a través de sus teorías; por eso preparamos esta nota, que esperamos te ayude a conocer un poco más del Genio que fue el Profesor Hawking.

Una vista rápida a su obra

Hawking más allá de la física contemporánea

Fue un hombre que además de una mente privilegiada, contaba con una gran personalidad y sentido del humor, estás, sin duda, lo transformaron en el gran personaje que fue, más allá de su estado de salud que lo condenó a la parálisis y el deterioro progresivo de su cuerpo. Pero fuera de todas esas consideraciones, a Hawking se lo podría definir como un genio visionario, ya que tenía la gran capacidad y perspicacia de ver las cosas desde ángulos insospechados y más allá que cualquier otro de sus colegas, es por eso que sus investigaciones han proporcionado muchas herramientas a otros científicos para avanzar en el interminable proceso de la comprensión del universo. Entre sus hitos más importantes están la concepción de la singularidad espacio temporal, la concepción de universos paralelos y posteriormente en el multiverso, la radiación Hawking y la Teoría del Todo. A continuación, una revisión breve de cada uno de estos trabajos que son invaluables avances en el campo de la Física.

Teoría de la singularidad espaciotemporal

Hawking planteó una consideración importante en el desarrollo de la teoría unificadora de las leyes de la física, precisamente la singularidad espaciotemporal plantea la concepción del tiempo como una más de las dimensiones del espacio. Antes de que Hawking se exprese sobre el tema, se había considerado la posibilidad de la existencia de los agujeros negros, pero no eran más que una predicción extrema de la física relativista. La necesidad de que la física cuente con una teoría que explique todas las fuerzas de la naturaleza, es una de las tareas más complicadas y necesarias de la física moderna. Entre las múltiples opciones, Hawking dio luz una idea que cambiaría el panorama para siempre: la singularidad espaciotemporal, es decir, que todo el universo puede contenerse en una partícula inimaginablemente pequeña. Por lo tanto el tiempo también estaría condensado en ese pequeño punto, en estas condiciones el tiempo no existiría.

Para justificar su teoría, analizó el comportamiento de los agujeros negros y de esta investigación surgió la ya famosa partícula de antimateria, una partícula con masa negativa, que se condensa sobre sí misma mientras más se acerca al centro de un agujero negro, aplastada en una gravedad infinita que les permitiría comprender a los físicos con mayor claridad el origen del universo desde el Big Bang.

Una vista rápida a su obra

Hasta 1920 los científicos pensaban que el universo estaba estático. Comprobar que está en constante expansión les permitió desarrollar la teoría del Big Bang y en 1990 se descubrió que el universo se expande de una forma mucho más acelerada de lo que se pensaba. Esta teoría junto a la singularidad espaciotemporal le permitieron a Hawking repensar el comportamiento del cosmos, sobre todo, clarificar los momentos inmediatamente subsiguientes al Big Bang, que no eran muy claros hasta entonces. Pero Stephen fue más allá, planteando la posibilidad de que el universo en realidad no tiene principio ni fin, sino un interminable ciclo de expansión y compresión. Las posibilidades de la ciencia permiten contemplar y comprobar tan solo lo que sucedió después del Big Bang, por lo que, lo sucedido (o no) antes de este es un completo misterio.

Según la hipótesis de Hawkings, el Big Bang que dio origen a nuestro universo no fue el primero. y tampoco será el último. A este fenómeno se lo conoce como expansión y contracción del universo en un constante ciclo sin fin. Esta idea abrió la oportunidad a la concepción de los multiversos, o múltiples universos paralelos plegados fuera de la comprensión espacio-dimensional del ser humano. Dentro de una de las más conocidas teorías de unificación de las leyes del universo está la teoría de las cuerdas, un marco teórico que surgió por una paradoja de la física. El problema radica en que las leyes que gobiernan las cosas grandes del universo (Gravedad) se contradicen y son totalmente diferentes a las leyes cuánticas que gobiernan las cosas pequeñas (Electromagnetismo, Fuerza Nuclear Débil y Fuerza Nuclear Fuerte), esto básicamente supuso una paradoja que los científicos no pueden hacer a un lado ya que simplemente no tendría ningún sentido la comprensión del universo bajo estas circunstancias. En este escenario nació la teoría de cuerdas, pero apenas apareció, surgió otro gran problema: para justificar estas leyes debía ser necesaria la existencia de varios universos paralelos y múltiples dimensiones, por lo cual la complejidad de pensar en la ley unificadora era (y sigue siendo) uno de los retos más complejos de la ciencia. Así que el trabajo de Hawking alrededor de la idea de universos paralelos plegados y explicados con la antimateria, sumados a los agujeros negros supuso un gran avance para entender las leyes que dominan el universo conocido.

La radiación Hawking

Los agujeros negros fue uno de los temas más estudiados por Hawking. Su análisis le permitió comprobar muchas de sus teorías y gran parte de sus descubrimientos. Alrededor de todos estos se encuentra la radiación Hawking, un tipo de radiación que se produce en el horizonte de sucesos de los agujeros negros. El Profesor empezó a investigar sobre esta radiación cuántica después de su visita a Moscú donde los científicos Yákov Zeldóvich y Alekséi Starobinski le demostraron que, de acuerdo con el principio de incertidumbre de la mecánica cuántica, los agujeros negros en rotación deberían crear y emitir partículas.

Una de las más importantes consecuencias de esta radiación son las fluctuaciones cuánticas del vacío, que consiste en la creación, durante muy cortos periodos de tiempo, de pares de partícula-antipartícula a partir del vacío (de ahí la concepción de la antimateria y su importantísimo papel en el origen del universo). Estas partículas son “virtuales”, es decir, en ninguna otra circunstancia son posibles, pero gracias a la inmensa gravedad del agujero negro, se transforman en “reales”. Las probabilidades de que un miembro de este par salga fuera de su matriz no son nulas, pero al liberarse la energía que procede de esta partícula debe venir del agujero negro, lo que lo debilitaría para compensar y equilibrar la creación de la partícula, como consecuencia se produciría una disminución de la masa del agujero negro y la emisión de una radiación: la radiación Hawking. Entonces, gracias a la existencia de esta radiación es posible comprobar la existencia de la antimateria, que a su vez permite el avance de otras hipótesis, y además permitió constatar de una manera fehaciente y mucho más exacta la existencia del Big Bang como punto de partida del universo conocido.

La teoría del todo

En el 2010 sale a la luz el libro “El gran diseño” de Hawking junto a su colega Leonard Mlodinow. Esta publicación causó un gran revuelo ya que una de sus principales conclusiones fue que nuestro universo, como otros universos posibles, surgió de la nada sin la intervención de un dios o un ente divino. Según esta teoría, todos los universos posibles se explicaban a sí mismos dentro de las leyes físicas.Los autores presentan una forma nueva de comprender el universo basándose en la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad. A través de ellas buscaron explicar cómo los posibles universos se crearon de la nada basándose en la teoría del Universo de Energía Cero, que a breves rasgos expone al universo en un estado de equilibrio en el que la energía total de este es cero. Cuando la energía del universo es considerada como un pseudotensor, el resultado del cálculo completo es nulo. De esta manera, la energía positiva en forma de materia se anularía completamente con la energía gravitatoria generada por ésta. Al ser la energía total del universo igual a cero, éste puede duplicar la cantidad de energía de materia positiva y de energía gravitatoria negativa sin que se viole la conservación de la energía, por lo que, el cosmos se podría crear a sí mismo de forma espontánea.

Un poco antes de la publicación de este trabajo, a Hawking le preguntaron en una entrevista si cree que existe un punto en el que la ciencia y la religión puedan estar de acuerdo y converjan, a lo que Hawking respondió con su célebre frase: “Existe una diferencia fundamental entre ciencia y religión. La religión se basa en la autoridad, y la ciencia se basa en la observación y la razón. La ciencia vencerá porque funciona”.

De todas formas, algunas preguntas fundamentales no se respondieron con este trabajo, como por ejemplo: ¿por qué existe el universo?, ¿por qué hay algo en lugar de nada?, ¿por qué existimos nosotros?, ¿cómo surgió la vida? Apoyándose en estas cuestiones, muchas entidades y organizaciones religiosas lo rebatieron y criticaron, ya que afirmaban que si no podía responder estas preguntas, no podía aseverar que dios no es necesario para la creación del universo, a lo que el Profesor les respondió: “Uno no puede probar que dios no existe, pero la ciencia hace a dios innecesario.”

El profesor Stephen Hawking, el físico que revolucionó la ciencia y nuestra manera de entender el Universo, murió en su casa de Cambridge el 14 de marzo de 2018, a los 76 años de edad, pero su legado y el conocimiento que brindó al mundo perdurará más allá del tiempo y el espacio, engarzado en los eslabones de las leyes del universo.