Stephen Hawking en 2010.(Crédito de la imagen: Frederick M. Brown/Getty Images)
El famoso físico Stephen Hawking llevó la gravedad hasta sus últimos límites. Al hacerlo, realizó una serie de avances significativos en nuestra comprensión de los agujeros negros, la cosmología y la gravedad cuántica. Además, sus contribuciones a la divulgación científica consolidan su legado para las generaciones venideras.
Hawking comenzó su carrera investigadora en los años sesenta, mucho antes de que su diagnóstico de ELA (esclerosis lateral amiotrófica) le obligara a utilizar una silla de ruedas y a comunicarse a través de la tecnología en lugar de su voz durante la mayor parte de su vida adulta. Aunque es imposible resumir ordenadamente los más de 200 trabajos académicos de Hawking a lo largo de más de cuatro décadas, estaba profundamente interesado en la naturaleza de la gravedad en entornos extremos.
Esto comenzó con la naturaleza de las singularidades. Hawking tomó la prueba del matemático y físico Roger Penrose de que las singularidades existen en la relatividad general y la extendió al universo en su conjunto, demostrando que, en nuestros modelos de la evolución del cosmos, el Big Bang comenzó realmente con una singularidad, un punto de densidad infinita.
Hawking profundizó en el estudio de los agujeros negros y llegó a la sorprendente conclusión de que no son totalmente negros. Combinando ingeniosamente la relatividad general con la mecánica cuántica, Hawking descubrió que los agujeros negros emiten una pequeña cantidad de radiación, lo que significa que pueden evaporarse y desaparecer.
Hawking amplió esta idea para formular una serie de leyes de la termodinámica de los agujeros negros -versiones de las conocidas leyes de la termodinámica pero aplicadas a los agujeros negros- que sugieren un profundo vínculo entre la naturaleza del calor, la energía y la entropía con la de la gravedad.
De vuelta al ámbito cosmológico, Hawking realizó importantes avances en la comprensión del funcionamiento de la inflación. Aunque Alan Guth originó la idea de que el universo primitivo experimentó un periodo de expansión excepcionalmente rápido, fue Hawking quien la desarrolló y la convirtió en una teoría poderosa y sólida del cosmos.
Además de la inflación, Hawking dedicó mucho tiempo a estudiar los primeros momentos del Big Bang. Le interesaba especialmente la cuestión del «principio»: ¿tuvo el universo un principio? ¿Tenía sentido plantearse esa pregunta? ¿Qué tenía que decir al respecto la mecánica cuántica?
La gravedad es la historia del espacio-tiempo, y Hawking pasó muchos años investigando la profunda relación entre espacio, tiempo y mecánica cuántica. Por ejemplo, trabajó mucho sobre los agujeros de gusano – atajos a través del espacio-tiempo – y sondeó si eran físicamente posibles. Al darse cuenta de que los agujeros de gusano también podían utilizarse como máquinas del tiempo, propuso la conjetura de la protección cronológica, según la cual está prohibido viajar en el tiempo al pasado porque el pasado ya ha sucedido y no puede cambiarse.
Stephen Hawking en 2006. (Crédito de la imagen: ENAHEM KAHANA/AFP vía Getty Images)
A diferencia de muchos de sus colegas, Hawking no estaba especialmente interesado en el desarrollo de una teoría del todo, un conjunto de ecuaciones omnicomprensivas que pudieran explicar toda la física. Aunque se interesó por algunos aspectos de la teoría de cuerdas -una prometedora candidata a teoría del todo-, se centró sobre todo en la naturaleza de la gravedad.
Pero sus trabajos sobre los aspectos cuánticos de la gravedad repercutieron en toda la comunidad. Por ejemplo, cualquier teoría del todo debe ser capaz de explicar el enigma planteado por la radiación de Hawking, o la escurridiza naturaleza de la inflación cósmica. Los trabajos de Hawking abrieron una ventana a la unificación de la mecánica cuántica y la gravedad, un objetivo que los investigadores siguen tratando de alcanzar en la actualidad.
Para dar algo de perspectiva sobre la magnitud del trabajo de Hawking, considere el premio Nobel. El Premio Nobel de Física 2019 fue otorgado «por contribuciones a nuestra comprensión de la evolución del universo y el lugar de la Tierra en el cosmos», con una mitad para James Peebles «por descubrimientos teóricos en cosmología física.» Hawking murió en 2018, pero si hubiera vivido, sus contribuciones a la cosmología le habrían convertido en un aspirante a compartir el premio.
El Premio Nobel de Física 2020 se dividió, otorgándose la mitad a Roger Penrose «por el descubrimiento de que la formación de agujeros negros es una predicción sólida de la teoría general de la relatividad». Hawking podría haber sido un contendiente aquí también, por su perspicacia en la naturaleza fundamental de los agujeros negros.
Hawking tenía bastantes posibilidades de optar a dos premios Nobel distintos, lo que sin duda le sitúa en una rara compañía.
Además de su prodigiosa producción científica, Hawking fue un prolífico divulgador científico. Su libro «Breve historia del tiempo» (1988) fue un éxito inmediato. Fue la primera introducción de mucha gente a la mecánica cuántica, la gravedad y la cosmología. Se convirtió en un icono cultural, y casi todo el mundo era capaz de reconocerlo a él y a su voz computarizada.
Todas estas contribuciones constituyen, sin duda, un legado digno de recordar.
