Galileo Galilei, el padre de la astronomía, murió el 8 de enero de 1642. Albert Einstein, el padre de la relatividad, la mejor descripción de la gravedad, nació el 14 de marzo de 1879. Curiosamente, exactamente tres siglos después de la muerte de Galileo nació otro extraordinario científico, famoso por sus enormes contribuciones al estudio del cosmos. Y este famoso científico murió el 14 de marzo, 139 años después del nacimiento de Einstein, el creador de la teoría que lo conquistó. Hoy, el excepcional talento de Stephen Hawking, con su personalidad traviesa, maldosa, juguetona y rebelde, nos ha dejado. En su lugar ha quedado un agujero oscuro y difícil de llenar, parecido a los que estudió toda su vida. Afortunadamente, su legado sobrevivirá para siempre.
Los agujeros negros fueron identificados teóricamente pocos meses después de la invención de la relatividad general de Einstein, a principios del siglo XX. Para su descubridor, el alemán Karl Schwarzschild, se trataban simplemente de objetos descritos por las ecuaciones fundamentales del tratamiento de Einstein para la gravedad, “las soluciones más sencillas” a las ecuaciones de la relatividad general. Lo interesante era que se trataba de colosales monstruos, devoradores de toda materia y energía, incluyendo la luz, tan fríos como la muerte, más pesados que nuestro Sol, y que concentraban todo su contenido en un punto, en su centro, técnicamente llamado “singularidad”: un lugar donde la fuerza de atracción gravitacional se vuelve infinita. Los podemos imaginar como enormes estrellas esféricas y negras, dotadas de una frontera llamada “horizonte de eventos” que impide que salga todo lo que entra, y que no contiene nada más que la pesadísima singularidad en su centro. O sea, algo así como un huevo gigante con un cascarón invisible, pero que no deja ver lo que hay adentro, y con sólo una yema súper densa en su centro.
Desde sus años como estudiante de doctorado en Cambridge, quizás incluso a pesar de sus propias inclinaciones, tras el devastador diagnóstico de su enfermedad y con el apoyo de su tutor, Dennis Sciama –uno de los fundadores de la cosmología moderna– Hawking sintió la pasión por esas bestias devoradoras. Hawking se sintió atrapado por la descripción matemática que el británico Roger Penrose hizo de los agujeros negros. En especial porque Penrose fue capaz de demostrar que, simplemente por la estructura matemática de la relatividad general, la existencia de la singularidad, el corazón de los agujeros negros, es inevitable. Hawking se preguntó si la misma idea sería aplicable al espacio-tiempo entero, es decir a nuestro universo y su evolución en todos los tiempos. Como parte de su trabajo doctoral, Hawking descubrió que, en efecto, las matemáticas de la relatividad general conducen inevitablemente a que, en algún momento de la cosmología, nuestro universo y todo lo que en él habita deben reducirse a una singularidad, a un punto que acumula la enorme cantidad de materia y energía que existe en todo el cosmos.
Este resultado, contenido en el llamado teorema de singularidades de Hawking-Penrose, está en el corazón de la cosmología moderna. Es la esencia del modelo de la gran explosión que explica cómo nuestro universo comenzó siendo una pequeñísima singularidad hace 13,800 millones de años y pudo convertirse en el colosalmente vasto espacio-tiempo que hoy admiramos. Y también conduce a formular la hipótesis de que el universo podría reducirse a otra singularidad en el futuro, en donde todo podría volver a empezar. Este fue el primero de sus muchos triunfos, galardonado con el primero de sus muchos premios, y que lo colocó al lado de su héroe Penrose.
Quizá la mayor herencia científica que nos dejó Hawking fue su capacidad de notar que la única manera de estudiar los fenómenos gravitacionales es tomando en cuenta que forman parte de toda la física del cosmos. Particularmente, nos recordó que la mecánica cuántica y la termodinámica son tan importantes en los agujeros negros como la gravedad y que, cuando combinamos todo, como lo hace la naturaleza, se llega a impactantes conclusiones.
En ese sentido, una de sus grandes aportaciones fue notar que la mecánica cuántica predice que, contra todo pronóstico, un agujero negro puede desaparecer por la emisión tenue pero continua de la radiación que lleva su nombre. La radiación de Hawking se refiere a toda suerte de partículas veloces que escapan del horizonte de eventos del agujero negro por efectos cuánticos, robándose poco a poco toda la energía concentrada en la singularidad. Así, Hawking descubrió la posibilidad de que un agujero negro se puede “evaporar” tras algún tiempo de emitir dicha radiación. Esta radiación de Hawking aún no ha sido confirmada, pero hay telescopios, como el Fermi de la NASA, y aceleradores de partículas, como el LHC del CERN, que buscan detectarla. De haberla detectado antes de su muerte, sin duda Hawking habría recibido el Premio Nobel.
Por otro lado, en ciencia, saber formular preguntas interesantes también resulta fundamental. Y Hawking sabía hacerlo. Hawking se preguntaba ¿qué le sucede a toda la información contenida en los objetos que caen en un hoyo negro? ¿Dónde queda la información sobre su color, su talla, sus componentes? Hawking se convenció de que no puede simplemente perderse, pero no supo adivinar qué pasa con ella. Hoy el destino de la información en los agujeros negros sigue siendo una pregunta que ocupa no sólo a gravitólogos, sino a expertos en información cuántica que ven en la posible respuesta una oportunidad para descifrar los secretos del cómputo cuántico que –piensan algunos– es el cómputo de un futuro no tan lejano.
Stephen Hawking fue también un gran comunicador de la ciencia. Su libro más vendido y el que lo catapultó a la fama entre jóvenes y no tan jóvenes y, sobre todo, entre todo tipo de público, es Una breve historia del tiempo. En él, Hawking abordó la historia del cosmos empleando todas las teorías que han servido a la humanidad en su búsqueda, que finalmente se ve coronada por las consecuencias de la teoría de la relatividad. La cosmología es descrita por el modelo de la gran explosión, en el que la vida de todo tipo de seres cósmicos, como los agujeros negros, existe, en donde el tiempo sólo puede fluir en una dirección (el futuro) por culpa de la termodinámica, en donde probablemente existe una forma unificada de describirlo todo, una teoría de todas las fuerzas fundamentales y el contenido del cosmos.
Hawking, con su personalidad rebelde, supo tocar las fibras más sensibles de un planeta deseoso de entender lo que la ciencia les podía ofrecer, y deseoso, como Hawking mismo, de romper los esquemas establecidos, de saber si había una alternativa a los dogmas dictados por las distintas religiones. Para muchos, su “breve de historia del tiempo” fue justo lo que buscaban.
Hoy Stephen Hawking se despidió de este universo, pero tal vez, extrapolando todas sus ideas, su información permanecerá en la superficie del cosmos, emanando tenues reflejos de ideas que escaparán muy lejos en forma de radiación que vivirá por un tiempo aún más largo que la edad del universo.
Es investigador del Instituto de Física de la UNAM.
