Stephen Hawking: Su vida y aportes a la ciencia

En la madrugada de hoy 14 de marzo se confirmó el fallecimiento de Stephen Hawking, el renombrado físico teórico, cosmólogo y divulgador científico, a la edad de 76 años. Es conocido mundialmente no solo por sus contribuciones en cosmología y física teórica, sino también por su coraje frente a la esclerosis lateral amiotrófica. una terrible enfermedad que, pese a todo, no le ha impedido trabajar, formar una familia y desenvolverse exitosamenten en su trabajo y en su vida.En la madrugada de hoy 14 de marzo se confirmó el fallecimiento de Stephen Hawking, el renombrado físico teórico, cosmólogo y divulgador científico, a la edad de 76 años.

Por coincidencias de la vida, hasta las fechas de nacimiento y muerte están ligadas a la ciencia: Hawking nació exactamente 300 años después de la muerte de Galileo Galilei, y falleció el mismo día del nacimiento de Albert Einstein y también el día del número pi.

Aspectos de su vida

Stephen William Hawking nació en Oxford (Inglaterra), el 8 de enero de 1942. Aunque su padre quiso que estudiara medicina, Stephen al principio quería estudiar Matemáticas; pero como no había esa carrera en el colegio universitario, optó por Física, graduándose con honores en Ciencias Naturales.

En octubre de 1962, Hawking llegó al Departamento de Matemática Aplicada y Física Teórica (DAMTP) en la Universidad de Cambridge como estudiante de investigación en cosmología. Fue en este período cuando Hawking fue diagnosticado con esclerosis lateral amiotrófica. Aun así, logró completar su tesis doctoral en 1965.

Fuera del ámbito científico, fue miembro del equipo de remo en su juventud. Estuvo casado con Jane Wilde, con quien tuvo 3 hijos. Más tarde se divorció para casarse con su enfermera.

Como celebridad e icono pop, ha participado en populares programas de televisión como Los Simpson (prestando su voz) y The Big Bang theory.

Llegó a organizar una fiesta de bienvenida para viajeros en el tiempo. Lo curioso es que envió las invitaciones después del evento (para que sus invitados la reciban en el futuro), y como llegado el día nadie asistió a la fiesta, “demostró” que no existen los viajeros en el tiempo.

Su lucha contra la esclerosis lateral amiotrófica

Hawking fue diagnosticado con esclerosis lateral amiotrófica (ELA o ALS) en 1963, poco después de cumplir los 21 años. Esta enfermedad, que por aquí se hizo bastante conocida recientemente gracias al Ice bucket challenge, afecta a las neuronas motoras del cuerpo, haciendo que el paciente pierda poco a poco sus movimientos hasta dejarlo casi totalmente paralizado. Los médicos le habían dado solo uno o dos años de vida como máximo (que es la esperanza de vida usual para pacientes con esta enfermedad). Al inicio, esta noticia sumió a Hawking en una suerte de depresión, pero pronto logró sobreponerse y continuar con sus estudios, hasta completar su tesis doctoral en 1965. Su compromiso con Jane Wilde (con quien más adelante se casaría) fue su principal impulso.

[…] No obstante, cuando [Roger] Penrose presentó su teorema [sobre la formación de los agujeros negros], yo era un estudiante de investigación que buscaba desesperadamente un problema con el que completar la tesis doctoral. Dos años antes, se me había diagnosticado la enfermedad ALS, comúnmente conocida como enfermedad de Lou Gehrig o de las neuronas motoras, y se me había dado a entender que sólo me quedaban uno o dos años de vida. En estas circunstancias no parecía tener demasiado sentido trabajar en la tesis doctoral, pues no esperaba sobrevivir tanto tiempo. A pesar de ello, habían transcurrido dos años y no me encontraba mucho peor. De hecho, las cosas me iban bastante bien y me había prometido con una chica encantadora, Jane Wilde. Pero para poderme casar, necesitaba un trabajo, y para poderlo obtener, necesitaba el doctorado.

Historia del tiempo: Del big bang a los agujeros negros

Al ser una enfermedad degenerativa e incurable, los estragos que iba causando la ELA en el cuerpo de Hawking se fueron haciendo más notorios a medida que pasaba el tiempo: Al uso de un bastón para caminar le siguió una silla de ruedas para poder movilizarse. Se le practicó una traqueotomía (a causa de una neumonía que contrajo en 1985), perdiendo la capacidad de hablar, y desde entonces usó un sintetizador de voz que “hablaba” por él. Una pequeña computadora fue instalada en su silla de ruedas, y le servía para controlar el motor de la silla, escribir textos (libros, artículos o los textos que usaría el sintetizador de voz) y otras tareas. Al principio, esta computadora era controlada por un control de dos botones que Hawking sostenía en una mano. Cuando perdió la movilidad en dicha mano, pasó a controlarla con ligeros movimientos de cabeza y ojos. La enfermedad avanzó tanto que, desde el año 2005, la única parte del cuerpo de Hawking que aún conservaba movilidad era su mejilla derecha.

Sin embargo, nada de esto logró detener al científico. Pese al poco alentador pronóstico de su enfermedad, Stephen Hawking superó largamente la predicción de los médicos, y desde entonces (y hasta su fallecimiento) se ha mantenido activo en la comunidad científica. Ocupó entre los años 1979 y 2009 la cátedra Lucasiana de matemáticas en la universidad de Cambridge, fue condecorado con el premio Príncipe de Asturias de la Concordia en 1989, y ostenta 13 títulos honorarios. Además, Hawking es conocido por ser uno de los pacientes con ELA que más tiempo ha sobrevivido a la enfermedad.

Su obra y sus aportes a la ciencia

Stephen Hawking ha sido considerado como uno de los más grandes físicos teóricos del mundo, y el mayor genio del siglo XX desde Albert Einstein. En virtud de ello, ha hecho innumerables descubrimientos y contribuciones en cosmología y física.

En el año 1970 elaboró, junto con Roger Penrose, un trabajo sobre el origen y el destino del universo. En su teoría, y según la relatividad general de Einstein, el universo debió comenzar en una singularidad (el big bang) para luego llegar a su fin en otra singularidad (los agujeros negros). Esta conclusión fue uno de los primeros indicios de la necesidad de combinar las dos teorías más importantes de la física (la relatividad general y la mecánica cuántica) en una sola teoría, una tarea que hasta ahora nadie ha podido lograr con éxito debido a que ambas teorías son incompatibles entre sí.

Sería demasiado extenso enumerar todos los aportes de Stephen Hawking en este artículo, por lo que solo enumeraré los más importantes.

Tesis doctoral

Stephen Hawking completó su tesis doctoral en 1965, cuando ya mostraba los primeros síntomas de su enfermedad. Su trabajo se tituló Propiedades de los universos en expansión [Properties of expanding universes] y muestra que, según la teoría de la relatividad de Einstein, el universo debe haber tenido un comienzo.

En el año 2017, Hawking anunción que liberaba su tesis para que fuese accesible al público en general.

Para celebrar la Semana de Acceso Abierto, mi tesis doctoral, Propiedades de los universos en expansión, escrita en 1966, está ahora disponible para el público. Cualquiera, en cualquier lugar del mundo, debería tener acceso libre y sin trabas no solo a mi investigación, sino a la de todas las grandes e inquisidoras mentes en todo el espectro de la comprensión humana.

Espero que mi trabajo inspire a alguien a perseguir su propia investigación, para buscar la respuesta a una de las muchas preguntas sin respuesta del universo, así como las obras de Isaac Newton, James Clerk Maxwell y Albert Einstein una vez me inspiraron. Después de tantas peticiones a través del tiempo de gente que quiere leer esta tesis, también espero no decepcionarles. Si fuera así, por favor dirijan cualquier pregunta o queja a mi yo más joven. Sólo tendrás que inventar el viaje en el tiempo para hacerlo.

Traducción libre del anuncio de Stephen Hawking en Facebook

Tras el anuncio, el revuelo fue tanto que el sitio web de la Universidad de Cambridge colapsó, por la gran cantidad de usuarios que intentaron descargar el documento.

El texto original completo (en inglés) de dicha tesis puede encontrarse en este enlace.

Historia del tiempo

Historia del tiempo: Del big bang a los agujeros negros [A brief history of time: From big bang to black holes] fue el primer libro de divulgación científica de Stephen Hawking. Escrito en un lenguaje “para el no especialista”, nos explica de forma sorprendentemente clara y sin usar complicadas ecuaciones matemáticas, cómo es nuestro universo, e intenta descifrar de dónde viene y hacia dónde va. El libro fue publicado en 1988 y fue todo un éxito de ventas.

El libro cuenta además con una introducción escrita nada menos que por Carl Sagan.

En la primavera de 1974, unos años antes de que la nave espacial Viking aterrizara en Marte, estuve en una reunión en Inglaterra, financiada por la Royal Society de Londres, para examinar la cuestión de cómo buscar vida extraterrestre. durante un descanso noté que se estaba celebrando una reunión mucho mayor en un salón adyacente, en el cual entré movido por la curiosidad. Pronto me di cuenta de que estaba siendo testigo de un rito antiquísimo, la investidura de nuevos miembros de la Royal Society, una de las organizaciones académicas más antiguas del planeta. En la primera fila, un joven en una silla de ruedas estaba poniendo, muy lentamente, su nombre en un libro que lleva en sus primeras páginas la firma de Isaac Newton. Cuando al final acabó, hubo una conmovedora ovación. Stephen Hawking era ya una leyenda.

Historia del tiempo: Del big bang a los agujeros negros (parte de la introducción de Carl Sagan)

En sus páginas, Historia del tiempo nos da un repaso por las teorías de la antigüedad sobre el universo y nuestro propio planeta, pasando por las teorías de Ptolomeo, Copérnico, Galileo, Newton y Einstein, para luego hacer énfasis en las teorías que explican la fuerza de gravedad y las fuerzas atómicas y nucleares. Luego nos habla detalladamente sobre los agujeros negros (objetos con una gravedad tan intensa que nada puede escapar de ellos, ni siquiera su propia luz) y las singularidades (una singularidad es un punto en el espacio-tiempo en el que alguna magnitud física, como la densidad o la curvatura del propio espacio-tiempo, se hace infinita), ambos como un paso previo para comprender cómo pudo surgir todo un universo como el nuestro a partir del big bang. Finalmente, nos habla sobre los intentos para combinar las anteriores teorías en una sola “teoría unificada”, una única teoría que sea capaz de explicar el funcionamiento completo de todo el universo, incluyendo cuestiones como de dónde proviene nuestro universo y hacia dónde va, cómo surgió y si tendrá o no un final.

Una cosa que se destaca de este libro es que, al margen de su innegable valor científico, es un libro bastante personal de su autor. Hawking intercala los conceptos científicos con anécdotas de su propia vida, incluyendo el abordar las dificultades propias de su enfermedad, y lo hace con ciertos toques de optimismo, humildad, desenfado e incluso humor.

Aqui algunos ejemplos:

Alguien me dijo que cada ecuación que incluyera en el libro reduciría las ventas a la mitad. Por consiguiente, decidí no poner ninguna en absoluto. Al final, sin embargo, sí que incluí una ecuación, la famosa ecuación de Einstein, E=mc2. Espero que esto no asuste a la mitad de mis potenciales lectores.

Historia del tiempo: Del big bang a los agujeros negros

Aparte de haber sido lo suficientemente desafortunado como para contraer el ALS, o enfermedad de las neuronas motoras, he tenido suerte en casi todos los demás aspectos. La ayuda y apoyo que he recibido de mi [entonces] esposa, Jane, y de mis hijos, Robert, Lucy y Timmy, me han hecho posible llevar una ida bastante normal y tener éxito en mi carrera. Fui de nuevo afortunado al elegir la física teórica, porque todo está en la mente. Así, mi enfermedad no ha constituido una seria desventaja. Mis colegas científicos han sido, sin excepción, una gran ayuda para mí.

Historia del tiempo: Del big bang a los agujeros negros

[…] Sin embargo, una noche de noviembre de aquel año [de 1970], justo un poco después del nacimiento de mi hija Lucy, comencé a pensar en los agujeros negros mientras me acostaba. Mi enfermedad convierte esta operación en un proceso bastante lento, de forma que tenía muchísimo tiempo. […]

Historia del tiempo: Del big bang a los agujeros negros
El libro está dedicado a Jane Wilde, su esposa por aquel entonces, con quien tuvo 3 hijos.

Brevísima historia del tiempo

En el 2005 se publicó Brevísima historia del tiempo [A briefer history of time], una versión revisada y actualizada de Historia del tiempo. Escrito con la colaboración de Leonard Mlodinow, este nuevo libro extrae los contenidos más importantes de Historia del tiempo y no solo los reordena y actualiza con nuevos contenidos a partir de los resultados de nuevas observaciones y descubrimientos científicos, sino que aprovecha para introducir nuevos conceptos como los agujeros de gusano y la posibilidad de viajar a través del tiempo.

Sin embargo, el nuevo libro pierde ese toque personal que tenía su antecesor, probablemente para concentrarse más en el contenido científico. Además, se observa una que otra laguna o vacío como producto de la reorganización de contenidos. El ejemplo que se me viene a la mente de esto último es este texto, que aparece en ambos libros (con la diferencia obvia del número de años que se menciona):

Ahora bien, hace setenta años, si damos crédito a Eddington, sólo dos personas comprendían la relatividad general, en tanto que, actualmente, decenas de miles de graduados universitarios lo hacen y muchos millones de personas están al menos familiarizadas con la idea.

Brevísima historia del tiempo

Alguien que solo haya leído Brevísima historia del tiempo podría preguntarse quién es ese tal Eddington y por qué dijo eso de la relatividad general. Lo curioso es que esta es la única mención a Eddington en Brevísima historia del tiempo. Ni siquiera se menciona su nombre completo, como si se asumiera que el lector ya debe saber de quién se trata. En cambio, si leemos Historia del tiempo, encontraremos la mención que en Brevísima historia del tiempo se omitió:

En 1928, un estudiante graduado indio, Subrahmanyan Chandrasekhar, se embarcó hacia Inglaterra para estudiar en Cambridge con el astrónomo británico sir Arthur Eddington, un experto en relatividad general. (Según algunas fuentes, un periodista le dijo a Eddington, al principio de los años veinte, que había oído que había sólo tres personas en el mundo que entendieran la relatividad general. Eddington hizo una pausa, y luego replicó: “Estoy tratando de pensar quién es la tercera persona”.) […]

Historia del tiempo: Del big bang a los agujeros negros

Un pequeño detalle que se les pudo haber escapado al momento de resumir los contenidos del libro original.

El gran diseño

El gran diseño [The grand design] fue publicado en 2010, nuevamente con la colaboración de Leonard Mlodinow. Este libro llegó precedido por una fuerte polémica por su tema principal: Ya desde Historia del tiempo, Hawking venía sosteniendo la tesis de que nuestro universo no tuviera principio ni final, una idea que, de ser cierta, haría innecesaria la intervención de un “creador” del universo (si el universo no tiene principio, no hubo entonces momento de la Creación).

Una de las cuestiones que los anteriores libros no podían responder es la de por qué existe nuestro universo:

[…] Incluso si sólo es posible una única teoría unificada, se trata solamente de un conjunto de reglas y de ecuaciones. ¿Qué es lo que les insufla aliento y hace existir el universo descrito por ellas? El enfoque usual de la ciencia de construir un modelo matemático no puede contestar las preguntas de por qué existe el universo descrito por el modelo. ¿Por qué el universo se toma la molestia de existir? ¿Es la misma teoría unificada la que obliga a su existencia? ¿O necesita un Creador y, si es así, tiene Éste algún otro efecto en el universo? ¿Y quién lo creó a Él?

Hasta ahora, la mayoría de los científicos han estado demasiado ocupados desarrollando nuevas teorías que describan cómo es el universo para preguntarse por qué es el universo. […]

Brevísima historia del tiempo

En El gran diseño, finalmente, Hawking y Mlodinow toman como base la teoría M (una familia de teorías que busca ser la tan anhelada “teoría unificada”) y ensayan una posible respuesta a estas y otras preguntas, además de proporcionar una base para postular por qué el universo no necesita de un Creador para existir:

Describiremos cómo la teoría M puede ofrecer respuestas a la pregunta de la creación [del universo]. Según las predicciones de la teoría M, nuestro universo no es el único, sino que muchísimos otros universos fueron creados de la nada. Su creación, sin embargo, no requiere la intervención de ningún Dios o Ser Sobrenatural, sino que dicha multitud de universos surge naturalmente de la ley física: Son una predicción científica. […]

Para comprender el universo al nivel más profundo, necesitamos saber no tan sólo cómo se comporta el universo, sino también por qué.

¿Por qué hay algo en lugar de no haber nada?
¿Por qué existimos?
¿Por qué este conjunto particular de leyes [de la Física] y no otro?

Ésta es la cuestión última de la vida, el universo y el Todo. Intentaremos responderla en este libro. […]

El gran diseño

La radiación de Hawking

Mientras estudiaba los agujeros negros, Hawking se dio cuenta de que estos objetos, de alguna manera, parecían emitir grandes cantidades de radiación. Al principio, él mismo se sorprendió de este hallazgo ya que, por definición, un agujero negro no puede emitir nada porque nada puede escapar de él, ni siquiera la luz. Pensó entonces que había cometido un error en sus cálculos; pero conforme más abordaba la cuestión, más se convencía de que sus cálculos eran correctos. Finalmente, se convenció de que aquella radiación era real. ¿De dónde provenía entonces aquella radiación? la respuesta, según la mecánica cuántica, es que no proviene del agujero negro mismo, sino de su frontera (llamada horizonte de sucesos) debido a fluctuaciones cuánticas y a la no existencia del “vacío” según la mecánica cuántica.

Este descubrimiento es mencionado en Historia del tiempo, sin nombrarlo de ninguna forma en particular. Al comprobarse realmente la emisión de radiación desde agujeros negros, esta fue nombrada radiación de Hawking, en honor a su descubridor.

Ciencia para niños

Stephen Hawking también escribió, junto con su hija Lucy, libros de ciencia dirigidos a niños entre los 9 y 11 años. En ellos se introducían las nociones básicas de astronomía y de física. Los libros eran protagonizados por un pequeño llamado George, y abordan variados temas como viajes a los planetas, los agujeros negros, el big bang y el origen del universo, viajes a Marte, entre otros.

Obras basadas en su vida

En el año 1991, Errol Morris dirigió A brief history of time, una biografía oficial de Stephen Hawking. Esta producción contó con entrevistas con el propio Hawking, familiares, amigos y colegas de trabajo.

Hawking fue una película para televisión, realizada por la BBC en el año 2004. Contó con la actuación de Benedict Cumberbatch como Stephen Hawking, y cuenta su etapa de estudiante de doctorado en Cambridge y el diagnóstico de su enfermedad.

En el 2013 tuvimos Hawking, un documental dirigido por Stephen Finnigan (nominado al premio BAFTA). El documental es contado por el propio Stephen Hawking y sus allegados más cercanos.

Más recientemente (año 2014), tuvimos en nuestros cines La teoría del todo [The theory of everything], dirigida por James Marsh y protagonizada por Eddie Redmayne, como Stephen Hawking, y Felicity Jones, como Jane Wilde. La película aborda la vida de Hawking como estudiante en Cambridge, su vida con Jane y su carrera científica, todo ello mientras ambos luchan contra el avance de la enfermedad de Stephen. Eddie Redmayne ganó del premio Oscar al mejor actor por su papel en esta película.

En Internet

Fueron los hijos de Stephen Hawking quienes dieron la noticia de su fallecimiento en un comunicado. A su vez un breve anuncio aparecía en su sitio web oficial:

Stephen Hawking anuncio fallecimiento web

“Cosmólogo, viajero espacial y héroe”

Y, como era de esperarse cuando una persona querida nos deja, Internet se llenó no solo de notas periodísticas y artículos noticiosos sobre este trágico hecho, sino también de saludos, muestras de cariño, palabras de agradecimiento, imágenes, fotografías y muchos otros mensajes de despedida a una de mas mentes más brillantes del mundo.

Esta es una breve selección de contenidos publicados en Internet, tanto antes como después de la noticia de su fallecimiento:

Una reflexión final

La primera vez que supe quién era Stephen Hawking fue cuando estaba en la secundaria. Un amigo llevó una revista de ciencia donde figuraba un artículo sobre su vida. Tras leer dicho artículo, comencé a interesarme sobre él, sobre su trabajo y sobre su vida. Y me preguntaba cómo puede alguien vivir con una enfermedad como esa. Hoy, no solo vemos a Stephen Hawking como un prominente científico e investigador, sino también como un ejemplo de lucha y valentía contra una enfermedad que le depararía un destino inevitable.

Como científico, Hawking remarcaba siempre que toda teoría científica es siempre provisional, susceptible a ser confirmada o refutada por la observación o por una nueva teoría más avanzada. Por ello, no consideraba sus teorías como definitivas, lo cual lo llevó a rectificarse en varias oportunidades. Por ejemplo, su propuesta de que el universo no tiene fronteras implica que no hubo ninguna singularidad en el inicio del universo, lo cual contradice a su teoría inicial (la que elaboró con Roger Penrose en los años 70) que afirmaba que el universo debió comenzar en la singularidad del big bang. Así, nos muestra que la ciencia está en constante evolución.

Por el lado personal, y aunque sus últimas predicciones sobre el destino de la Tierra y de la humanidad no eran nada alentadores (como decir que la inteligencia artificial nos matará a todos, o que debemos descubrir la forma de colonizar otros planetas para sobrevivir como especie), en lo personal procuró darle un sentido de optimismo a su vida diaria.

En sus propias palabras, la ELA le dio a Stephen Hawking una nueva perspectiva de la vida.

Soy desde luego más feliz ahora. Antes de contraer la enfermedad de las neuronas motrices, me sentía aburrido de la vida. Pero la perspectiva de una muerte temprana me empujó a comprender que vale la pena vivir. Es tanto lo que uno puede hacer, tanto de lo que cualquiera es capaz. Tengo la auténtica sensación de haber realizado, pese a mi condición, una contribución modesta pero significativa al conocimiento humano. Claro está que he sido muy afortunado, pero todo el mundo puede conseguir algo si se esfuerza lo suficiente.

Agujeros negros y pequeños universos

Foto de portada: Associated Press

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Danilo Quispe Lucana

Ingeniero de sistemas, desarrollador web y de software. Aficionado a la ciencia y tecnología desde chico.

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