9 de diciembre de 2018

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Legado de Stephen Hawking: Del Big Bang a la Teoría del Todo

Por: Carlos Zahumenszky.

15 de marzo de 2018

Hoy nos ha dejado Stephen Hawking, el hombre al que diagnosticaron una enfermedad incurable que solo le daba dos años de vida pero decidió vivir hasta los 76 para explicar el universo, y vaya si lo consiguió. En esos 76 años, Hawking ha dejado un legado inabarcable. Estos son algunos de sus hitos.
El célebre físico Stephen Hawking ha muerto a los 76 años.
Hawking comenzó su carrera en 1962 con dos jarros de agua fría. El primero llegó cuándo le diagnosticaron esclerosis lateral amiotrófica, una enfermedad degenerativa incurable. En su momento le diagnosticaron solo dos años de vida, pero la tenacidad del científico le llevó a vivir mucho más.

La segunda decepción es que no pasó el corte para trabajar su posgrado en Cambridge con el afamado astrofísico Fred Hoyle. En su lugar le asignaron al por entonces desconocido físico Dennis Sciama. A la postre, esa decepción resultaría providencial. Sciama, precisamente por su menor renombre, estaba más abierto al diálogo que Hoyle y ayudó a Hawking a perfilar su visión del universo y a formular la que sería su primera gran aportación a la ciencia: el Big Bang.
Todo comenzó con una gran explosión

Bajo la tutela de Sciama, Hawking estudió la obra de Roger Penrose, un físico, matemático y filósofo que logró probar como correcta la teoría de la relatividad de Einstein y estableció el concepto de singularidad asociada a los agujeros negros. Penrose tenía la teoría de que en el centro de un agujero negro había un punto donde el espacio y el tiempo se rompen, una singularidad.

Hawking llevó esa teoría más lejos. si en los agujeros negros había una singularidad, tenía que haber otra en el mismo universo, un punto de ruptura y de comienzo desde el cual el universo se expande. Ese punto y momento cero era conocido como el Big Bang, pero la idea no era tenida muy en cuenta porque Fred Hoyle la consideraba absurda. En su lugar, el renombrado astrofísico pensaba que la densidad del universo nunca cambiaba. A esa teoría se la conoce como Teoría del Espacio Estacionario.
¿Cómo era el universo antes del Big Bang?

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En 1964, durante la ronda de preguntas de una charla de Hoyle en Cambridge, un joven delgado y de apariencia frágil se levantó y expuso sus cálculos, demostrando que la teoría de Hoyle estaba equivocada y que el universo realmente se expande. Hawking acababa de asentar la teoría del Big Bang y de paso se había ganado la eterna enemistad del orgulloso Hoyle.
Agujeros negros y entropía: la radiación de Hawking

Hawking no solo había demostrado el Big Bang. Además había señalado el camino a seguir para aprender más sobre esta gran explosión. Había que estudiar los agujeros negros.

El problema de los agujeros negros es que desafiaban por completo las leyes de la termodinámica. Nada escapa al tirón gravitacional de un agujero negro, ni siquiera la luz. La segunda ley de la termodinámica establece el principio de entropía por el que el nivel de desorden de un sistema siempre aumenta. Toda la materia contiene entropía, pero si los agujeros negros devoran esta matería, ¿qué sucede con la entropía? Su propia existencia vulnera este concepto.

En los 70, Hawking trabó contacto con un físico de Princeton llamado Jacob Bekenstein que desafió sus ideas asegurando que la segunda ley de la termodinámica también tenía que poder aplicarse a los agujeros negros. La teoría de Bekenstein era que el horizonte de eventos de un agujero negro (la frontera que crece cuando el agujero negro devora materia) era precisamente el indicador de entropía del sistema.
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A Hawking la teoría le pareció tan detestable que se propuso demostrar que era incorrecta. En el camino descubrió que el que estaba equivocado era él y formuló la que sería su siguiente gran aportación a la ciencia: la radiación de Hawking. En esencia, lo que el físico demostró mediante cálculos es que cuando la materia llega al horizonte de eventos de un agujero negro, se separa en partículas y antipatículas. Las primeras desaparecen en el abismo. Las segundas irradian al exterior en una forma de radiación.

Es imposible comprobar mediante observaciones los cálculos de Hawking. El mismo físico solía decir que esta dificultad para comprobar su teoría era lo que le había privado del premio Nobel. No obstante, sus cálculos se tienen por correctos, al menos hasta la fecha. Las investigaciones basadas en su legado continúan y lo harán durante mucho tiempo.
La física cuántica y la teoría del todo

Más importante que la radiación de Hawking es el hecho de que, para integrarla, Hawking tuvo que recurrir a la física cuántica, la parte de esta disciplina que trata de explicar lo que ocurre en el reino de las partículas cuando la física convencional ya no funciona como debiera.

Hawking estaba convencido de que tenía que existir una teoría o un conjunto de principios que fueran capaces de explicar todo el universo y conciliar la física cuántica con la convencional. El descubrimiento de la radiación de Hawking, paradójicamente, ahondó aún más el conflicto entre ambas porque creaba un imposible: la paradoja de la pérdida de información.
Todo lo que sabemos sobre física, explicado en un hermoso mapa de manera sencilla

Si los agujeros negros irradian ¿pueden llegar a agotarse y desaparecer? Más importante aún, ¿Qué ocurre con la información cuando llega al horizonte de sucesos? Si desaparece viola los principios de la física cuántica. Si irradia al exterior viola la teoría de la relatividad de Einstein. Tratar de explicar esta paradoja se convirtió en el último reto de Hawking y de los científicos que ahora siguen su trabajo dónde él lo dejó
El legado de una superestrella

Hawking a menudo solo es conocido por sus apariciones públicas, su sintetizador de voz, su peculiar carácter desafiante y sus declaraciones apocalípticas sobre extraterrestres e inteligencia artificial. No cabe duda de que era todo un personaje mediático, pero nada de eso debe empañar un hecho imborrable: su legado científico.

En los últimos años han surgido multitud de teorías que ponen en duda lo descubierto por Hawking. No sería raro que en el futuro los científicos descubran que el físico estaba equivocado. Lo realmente importante es que Hawking abrió de par en par las puertas de la física y dejó que entrara aire fresco. Su mayor mérito ha sido precisamente discutir (no siempre en buenos términos), desafiar el orden establecido y obligar a otros científicos a encararse con sus propias ideas. En cierto modo, y como buen británico el venerable físico era un auténtico punk. Hoy nos deja una superestrella del rock científico cuyo carisma e ideas polémicas han puesto a la humanidad en el camino a explicar, algún día, cómo funciona todo. Buen viaje a las estrellas, profesor. Le echaremos de menos.

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