Cinco grandes aportes de Stephen Hawking a la ciencia

Stephen Hawking, el físico y cosmólogo británico que puso las teorías sobre el origen del universo al alcance de todos, murió este miércoles a los 76 años de edad.

Hawking fue uno de los científicos más populares desde Albert Einstein, no sólo por sus descubrimientos y teorías, sino también por las circunstancias de su vida.

Cuando tenía 21 años, comenzó a notar que sus movimientos eran cada vez más torpes y se le diagnosticó un tipo de Esclerosis Lateral Amiotrófica.

Los médicos le dieron entre dos y tres años de esperanza de vida como máximo, pero el británico desafió los pronósticos y siguió haciendo ciencia durante más de cinco décadas.

Aunque la enfermedad fue paralizándolo lentamente, pudo seguir trabajando en sus teorías y seguir difundiéndolas, además de participar en foros y expresar su opinión sobre los últimos avances de la ciencia.

BBC Mundo hace un repaso de sus aportes científicos más destacados, que en su mayoría están relacionados entre sí.

1. Los agujeros negros

Hawking dedicó toda su vida a investigar las leyes que gobiernan el universo.

Muchos de sus trabajos giran en torno a los agujeros negros, por lo que no se extrañen al verlos aparecer también en los siguientes puntos.

Un agujero negro es una región del espacio con una cantidad de masa concentrada tan grande que no existe la posibilidad de que algún objeto cercano escape a su atracción gravitacional.

La idea de los agujeros negros es muy anterior a Hawking.

De hecho, las primeras nociones datan del siglo XVIII, pero fue la teoría de la relatividad general de Einstein, publicada en 1915, la que hizo que estas regiones espaciales empezaran a ser tomadas en serio.

En los años 70, Hawking tomó como base los estudios de Einstein para lograr una descripción de la evolución de los agujeros negros desde la física cuántica.

“Creo que mi mayor logro será que los agujeros negros no son completamente negros”, dijo el físico el año pasado a la BBC.

“Efectos cuánticos —continuó— hacen que brillen como cuerpos calientes con una temperatura que es más baja cuanto más grande sea el agujero negro. Este resultado fue completamente inesperado y mostró que existe una profunda relación entre la gravedad y termodinámica”.

Cuando se inauguró el Gran Colisionador de Hadrones en 2008, se esperaba que lograran confirmar una de las teorías de Hawking, pero aún no ha pasado.

Y agregó: “Creo que esto será clave para entender cómo las paradojas entre la mecánica cuántica y la relatividad general pueden resolverse”.

2. La radiación de Hawking

Según Hawking, los efectos de las física cuántica hacen que los agujeros negros brillen como cuerpos calientes, de ahí que pierdan parte de su negritud.

En 1976, siguiendo los enunciados de la física cuántica, concluyó en su “teoría de la radiación” que los agujeros negros son capaces de emitir energía, perder materia e incluso desaparecer.

Roland Pease, periodista científico de la BBC, explica: “A un agujero negro le tomaría mucho tiempo evaporarse de esta manera, pero en sus últimos años, Hawking sostuvo que expiraría en un estallido de energía equivalente a un millón de megatones de bombas de hidrógeno”.

En 2004 Stephen Hawking rectificó su propia teoría y concluyó que los agujeros negros no lo absorben todo.

Por eso, cuando en 2008 se inauguró el Gran Colisionador de Hadrones (LHC por su sigla en inglés) en las afueras de Ginebra, se generó una alta expectativa de que el acelerador de partículas pudiera crear agujeros negros microscópicos y así probar las ideas de Hawking.

De ser así, Pease afirma que el británico “con certeza” habría recibido el premio Nobel. Pero el LHC no ha conseguido dicha prueba.

3. Confirmación del Big Bang

El trabajo que hizo Hawking sobre los agujeros negros ayudó a probar la idea de que hubo una Gran Explosión o Big Bang al principio de todo.

Aunque había sido desarrollada en la década de los 40, la teoría del Big Bang aún no había sido aceptada por todos los cosmólogos.

Sin embargo, en colaboración con el matemático británico Roger Penrose, Hawking se dio cuenta de que los agujeros negros eran como el Big Bang al revés.

El trabajo de Hawking ayudó a probar la existencia de un Big Bang.

Por lo tanto, según el físico, las matemáticas que había usado para describir los citados agujeros negros también servían para describir el Big Bang.

Como explica Pease, “mientras otros investigadores luchaban por describir un breve momento en la vida de una molécula usando leyes cuánticas, Hawking (junto con el físico James Hartle) demostró que era posible encapsular toda la historia de todo el universo en una sola expresión matemática”.

Si bien a esta expresión se la conoce como el estado Hartle-Hawking, el británico solía llamarle “función de onda del universo”.

Pease escribe: “Debido a que la expresión es autosuficiente, comienza en una singularidad al principio de los tiempos y se cierra con otra al final de los tiempos, y si es necesario, la historia puede rebotar hacia adelante y atrás entre estos dos extremos”.

Uniendo todos estos conceptos, una de las afirmaciones más atrevidas de Hawking fue considerar que la teoría general de la relatividad de Einstein implicaba que el espacio y el tiempo tuvieron un principio en el Big Bang y tienen su fin en los agujeros negros.

4. La teoría del todo

Fue quizá su “teoría del todo”, que sugiere que el universo evoluciona según leyes bien definidas, la que atrajo la mayor atención.

“Este conjunto de leyes puede darnos las respuestas a preguntas como cuál fue el origen del universo”, declaró Hawking.

“¿Hacia dónde va y tendrá un final? Y de ser así, ¿cómo terminará? Si encontramos las respuestas a estas preguntas, entonces conoceremos la mente de dios“, prometió.

5. Breve historia del tiempo

Pese a la complejidad de todos estos conceptos, Hawking hizo un gran esfuerzo por difundir la cosmología en términos fáciles de comprender para el público general.

Su libro “Una breve historia del tiempo”, publicado en 1988, vendió más de 10 millones de copias en el mundo.

Aun así, el físico era consciente de que las ventas no se traducían directamente en lecturas completas y años después publicó una versión más breve y fácil de comprender.

El gran talento de Hawking, que para muchos le hizo merecedor de un premio Nobel que no le llegó en vida, fue haber combinado campos diferentes pero igualmente importantes de la física: la gravitación, la cosmología, la teoría cuántica, la termodinámica y la teoría de la información.

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