La imagen de Stephen Hawking -fallecido a los 76 años- en su silla de ruedas motorizada, con la cabeza contorsionada ligeramente hacia un lado y las manos cruzadas para manejar los mandos, cautivó la imaginación del público, como un verdadero símbolo del triunfo de la mente sobre la materia. Al igual que el oráculo de Delfos de la antigua Grecia, la discapacidad física parecía compensada por unos dones casi sobrenaturales, que permitían a su mente vagar libremente por el universo, revelando en ocasiones de forma enigmática algunos de sus secretos ocultos a la vista del común de los mortales.
Por supuesto, una imagen tan romántica sólo puede representar una verdad parcial. Quienes conocieron a Hawking apreciaron claramente la presencia dominante de un ser humano real, con un enorme entusiasmo por la vida, un gran humor y una tremenda determinación, aunque con las debilidades humanas normales, además de sus fortalezas más evidentes. Parece claro que se deleitaba en su papel de «científico célebre número 1»; enormes audiencias asistían a sus conferencias públicas, tal vez no siempre sólo para la edificación científica.
La comunidad científica bien podría formar una evaluación más sobria. Era muy apreciado, en vista de sus numerosas e impresionantes, y a veces revolucionarias, contribuciones a la comprensión de la física y la geometría del universo.
Hawking había sido diagnosticado poco después de su 21º cumpleaños de una enfermedad incurable no especificada, que luego fue identificada como la fatal enfermedad degenerativa de las neuronas motoras, la esclerosis lateral amiotrófica, o ELA. Poco después, en lugar de sucumbir a la depresión, como podrían haber hecho otros, comenzó a poner sus miras en algunas de las cuestiones más fundamentales relativas a la naturaleza física del universo. Con el tiempo, lograría éxitos extraordinarios contra las discapacidades físicas más severas. Desafiando la opinión médica establecida, consiguió vivir otros 55 años.
Su formación era académica, aunque no directamente en matemáticas o física. Su padre, Frank, era un experto en enfermedades tropicales y su madre, Isobel (nee Walker), era una radical librepensadora que tuvo una gran influencia en él. Nació en Oxford y se trasladó a St Albans, Hertfordshire, a los ocho años. Educado en la escuela de St Albans, obtuvo una beca para estudiar física en el University College de Oxford. Sus tutores le reconocieron una capacidad inusual, pero no se tomó su trabajo del todo en serio. Aunque obtuvo un título de primera clase en 1962, no fue uno especialmente destacado.
Decidió continuar su carrera de física en Trinity Hall, Cambridge, proponiéndose estudiar con el distinguido cosmólogo Fred Hoyle. Se decepcionó al comprobar que Hoyle no podía aceptarlo, ya que la persona disponible en esa área era Dennis Sciama, desconocido para Hawking en ese momento. De hecho, esto resultó ser fortuito, ya que Sciama se estaba convirtiendo en una figura extraordinariamente estimulante en la cosmología británica, y supervisaría a varios estudiantes que se harían un nombre impresionante en años posteriores (incluido el futuro astrónomo real Lord Rees de Ludlow).
Sciama parecía saber todo lo que ocurría en la física de la época, especialmente en cosmología, y transmitía un entusiasmo contagioso a todos los que se encontraban con él. También era muy eficaz a la hora de reunir a personas que podían tener cosas importantes para comunicarse entre sí.
Cuando Hawking estaba en su segundo año de investigación en Cambridge, yo (entonces en el Birkbeck College de Londres) había establecido un cierto teorema matemático de relevancia. Este demostraba, sobre la base de unas pocas suposiciones plausibles (mediante el uso de técnicas globales/topológicas en gran medida desconocidas para los físicos de la época) que una estrella sobremasiva en colapso daría lugar a una singularidad en el espacio-tiempo -un lugar en el que se esperaría que las densidades y las curvaturas del espacio-tiempo se volvieran infinitas- dándonos la imagen de lo que ahora denominamos «agujero negro». Esta singularidad espacio-temporal se encontraría en lo más profundo de un «horizonte», a través del cual ninguna señal o cuerpo material podría escapar. (Esta imagen había sido presentada por J Robert Oppenheimer y Hartland Snyder en 1939, pero sólo en la circunstancia especial de que se asumiera una simetría esférica exacta. El propósito de este nuevo teorema era obviar tales supuestos de simetría irreales). En esta singularidad central, la teoría clásica de la relatividad general de Einstein habría alcanzado sus límites.
Mientras tanto, Hawking también había estado pensando en este tipo de problema con George Ellis, que estaba trabajando en un doctorado en el St John’s College de Cambridge. Los dos hombres habían estado trabajando en un tipo más limitado de «teorema de la singularidad» que requería una suposición excesivamente restrictiva. Sciama se empeñó en reunirnos a Hawking y a mí, y Hawking no tardó en encontrar la manera de utilizar mi teorema de una forma inesperada, de modo que pudiera aplicarse (de forma invertida en el tiempo) en un entorno cosmológico, para demostrar que la singularidad espacio-temporal denominada «big bang» era también una característica no sólo de los modelos cosmológicos estándar altamente simétricos, sino también de cualquier modelo cualitativamente similar pero asimétrico.
Algunos de los supuestos de mi teorema original parecen menos naturales en el entorno cosmológico que para el colapso a un agujero negro. Con el fin de generalizar el resultado matemático para eliminar tales supuestos, Hawking se embarcó en el estudio de nuevas técnicas matemáticas que parecían relevantes para el problema.
Un poderoso cuerpo de trabajo matemático conocido como teoría de Morse había formado parte de la maquinaria de los matemáticos activos en el estudio global (topológico) de los espacios riemannianos. Sin embargo, los espacios que se utilizan en la teoría de Einstein son realmente pseudo-riemannianos y la teoría de Morse pertinente difiere de forma sutil pero importante. Hawking desarrolló la teoría necesaria por sí mismo (ayudado, en ciertos aspectos, por Charles Misner, Robert Geroch y Brandon Carter) y fue capaz de utilizarla para producir nuevos teoremas de naturaleza más poderosa, en los que los supuestos de mi teorema podían debilitarse considerablemente, mostrando que una singularidad de tipo big-bang era una implicación necesaria de la relatividad general de Einstein en amplias circunstancias.
Unos años más tarde (en un artículo publicado por la Royal Society en 1970, momento en el que Hawking se había convertido en becario «por su distinción en la ciencia» del Gonville and Caius College de Cambridge), él y yo unimos nuestras fuerzas para publicar un teorema aún más poderoso que subsumía casi todo el trabajo anterior en este campo.
En 1967, Werner Israel publicó un notable artículo que implicaba que los agujeros negros no giratorios, cuando finalmente se hubieran asentado para convertirse en estacionarios, serían necesariamente completamente simétricos en sentido esférico. Los resultados posteriores de Carter, David Robinson y otros generalizaron esta afirmación para incluir los agujeros negros en rotación, lo que implicaba que la geometría final del espacio-tiempo debía coincidir necesariamente con una familia explícita de soluciones de las ecuaciones de Einstein encontradas por Roy Kerr en 1963. Un ingrediente clave para el argumento completo era que si hay alguna rotación presente, entonces debe haber una simetría axial completa. Este ingrediente fue suministrado básicamente por Hawking en 1972.
La conclusión más notable de todo esto es que los agujeros negros que esperamos encontrar en la naturaleza tienen que ajustarse a esta geometría de Kerr. Como comentó posteriormente el gran astrofísico teórico Subrahmanyan Chandrasekhar, los agujeros negros son los objetos macroscópicos más perfectos del universo, ya que se construyen justo a partir del espacio y el tiempo; además, también son los más sencillos, ya que pueden describirse exactamente mediante una geometría explícitamente conocida (la de Kerr).
Siguiendo su trabajo en esta área, Hawking estableció una serie de resultados importantes sobre los agujeros negros, como un argumento para que su horizonte de sucesos (su superficie límite) tenga la topología de una esfera. En colaboración con Carter y James Bardeen, en un trabajo publicado en 1973, estableció algunas analogías notables entre el comportamiento de los agujeros negros y las leyes básicas de la termodinámica, donde se demostró que la superficie del horizonte y su gravedad superficial son análogas, respectivamente, a las cantidades termodinámicas de entropía y temperatura. Sería justo decir que, en su período de gran actividad que condujo a este trabajo, la investigación de Hawking sobre la relatividad general clásica era la mejor del mundo en ese momento.
Hawking, Bardeen y Carter consideraron que su comportamiento «termodinámico» de los agujeros negros era poco más que una simple analogía, sin contenido físico literal. Aproximadamente un año antes, Jacob Bekenstein había demostrado que las exigencias de consistencia física implican -en el contexto de la mecánica cuántica- que un agujero negro debe tener una entropía física real («entropía» es una medida de «desorden» de los físicos) que es proporcional a la superficie de su horizonte, pero no pudo establecer el factor de proporcionalidad con precisión. Sin embargo, por otro lado, parecía que la temperatura física de un agujero negro debía ser exactamente cero, en contradicción con esta analogía, ya que ninguna forma de energía podía escapar de él, razón por la cual Hawking y sus colegas no estaban dispuestos a tomar su analogía completamente en serio.
Hawking había centrado entonces su atención en los efectos cuánticos en relación con los agujeros negros, y se embarcó en un cálculo para determinar si los diminutos agujeros negros en rotación que tal vez podrían crearse en el big bang irradiarían su energía de rotación. Se sorprendió al descubrir que, independientemente de la rotación, irradiarían su energía, lo que, según E=mc2 de Einstein, significa su masa. En consecuencia, cualquier agujero negro tiene una temperatura distinta de cero, lo que concuerda precisamente con la analogía Bardeen-Carter-Hawking. Además, Hawking fue capaz de proporcionar el valor preciso «un cuarto» para la constante de proporcionalidad de la entropía que Bekenstein no había podido determinar.
Esta radiación procedente de los agujeros negros que Hawking predijo se denomina ahora, muy apropiadamente, radiación Hawking. Sin embargo, para cualquier agujero negro que se espera que surja en los procesos astrofísicos normales, la radiación de Hawking sería extremadamente diminuta, y ciertamente inobservable directamente por cualquier técnica conocida hoy en día. Pero argumentó que podrían haberse producido agujeros negros muy pequeños en el propio Big Bang, y la radiación Hawking de tales agujeros se acumularía en una explosión final que podría observarse. Parece que no hay pruebas de tales explosiones, lo que demuestra que el big bang no fue tan complaciente como Hawking deseaba, y esto fue una gran decepción para él.
Estos logros fueron ciertamente importantes en el aspecto teórico. Establecieron la teoría de la termodinámica de los agujeros negros: al combinar los procedimientos de la teoría cuántica (de campos) con los de la relatividad general, Hawking estableció que es necesario aportar también una tercera materia, la termodinámica. En general, se consideran las mayores contribuciones de Hawking. Es innegable que tienen profundas implicaciones para las futuras teorías de la física fundamental, pero la naturaleza detallada de estas implicaciones sigue siendo objeto de un acalorado debate.
El propio Hawking fue capaz de concluir a partir de todo esto (aunque no con la aceptación universal de los físicos de partículas) que los constituyentes fundamentales de la materia ordinaria -los protones- deben desintegrarse en última instancia, aunque con una tasa de desintegración que está más allá de las técnicas actuales para observarla. También dio razones para sospechar que las propias reglas de la mecánica cuántica podrían necesitar una modificación, un punto de vista que parecía favorecer en un principio. Pero más tarde (desgraciadamente, en mi opinión) llegó a un punto de vista diferente, y en la conferencia internacional de Dublín sobre la gravedad, en julio de 2004, anunció públicamente que había cambiado de opinión (concediendo así una apuesta con el físico de Caltech John Preskill) respecto a la «pérdida de información» que había predicho originalmente en el interior de los agujeros negros.
Después de su trabajo sobre los agujeros negros, Hawking centró su atención en el problema de la gravedad cuántica, desarrollando ingeniosas ideas para resolver algunas de las cuestiones básicas. La gravedad cuántica, que consiste en imponer correctamente los procedimientos cuánticos de la física de partículas a la propia estructura del espacio-tiempo, se considera generalmente como la cuestión fundacional más fundamental sin resolver de la física. Uno de sus objetivos declarados es encontrar una teoría física lo suficientemente potente como para hacer frente a las singularidades espacio-temporales de la relatividad general clásica en los agujeros negros y el big bang.
El trabajo de Hawking, hasta este punto, aunque había implicado los procedimientos de la mecánica cuántica en el entorno espacio-temporal curvo de la teoría general de la relatividad de Einstein, no proporcionaba una teoría de la gravedad cuántica. Eso requeriría que los procedimientos de «cuantificación» se aplicaran al propio espacio-tiempo curvo de Einstein, no sólo a los campos físicos dentro del espacio-tiempo curvo.
Con James Hartle, Hawking desarrolló un procedimiento cuántico para tratar la singularidad del big-bang. Esto se conoce como la idea de «sin límites», por la que la singularidad se sustituye por una «tapa» suave, lo que se compara con lo que ocurre en el polo norte de la Tierra, donde el concepto de longitud pierde significado (se convierte en singular) mientras que el propio polo norte tiene una geometría perfectamente buena.
Para dar sentido a esta idea, Hawking necesitaba invocar su noción de «tiempo imaginario» (o «euclideanización»), que tiene el efecto de convertir la geometría «pseudo-riemanniana» del espacio-tiempo de Einstein en una más estándar de Riemann. A pesar del ingenio de muchas de estas ideas, siguen existiendo graves dificultades (una de ellas es cómo podrían aplicarse procedimientos similares a las singularidades del interior de los agujeros negros, lo cual es fundamentalmente problemático).
Hay muchas otras aproximaciones a la gravedad cuántica que se están llevando a cabo en todo el mundo, y los procedimientos de Hawking, aunque son muy respetados y todavía se investigan, no son los más seguidos, aunque todos los demás también tienen su parte de dificultades fundamentales.
Hasta el final de su vida, Hawking continuó con su investigación sobre el problema de la gravedad cuántica, y las cuestiones relacionadas con la cosmología. Pero paralelamente a sus intereses estrictamente investigadores, se dedicó cada vez más a la divulgación de la ciencia, y de sus propias ideas en particular. Esto comenzó con la redacción de su asombrosamente exitoso libro Una breve historia del tiempo (1988), que fue traducido a unos 40 idiomas y del que se vendieron más de 25 millones de ejemplares en todo el mundo.
Sin duda, el brillante título fue un factor que contribuyó al fenomenal éxito del libro. Además, el tema es algo que atrae la imaginación del público. Y hay una franqueza y claridad de estilo, que Hawking debió de desarrollar como una cuestión de necesidad al tratar de hacer frente a las limitaciones impuestas por sus discapacidades físicas. Antes de tener que recurrir a su discurso informatizado, sólo podía hablar con gran dificultad y esfuerzo, por lo que tenía que hacer lo que podía con frases cortas que fueran directamente al grano. Además, es difícil negar que su condición física debió captar por sí misma la imaginación del público.
Aunque la divulgación de la ciencia entre un público más amplio era sin duda uno de los objetivos de Hawking al escribir su libro, también tenía el serio propósito de ganar dinero. Sus necesidades financieras eran considerables, ya que su séquito de familiares, enfermeras, ayudantes sanitarios y equipos cada vez más caros lo exigían. Una parte, pero no toda, estaba cubierta por subvenciones.
Invitar a Hawking a una conferencia siempre implicaba a los organizadores en serios cálculos. Los gastos de viaje y alojamiento serían enormes, sobre todo por el gran número de personas que tendrían que acompañarle. Además, una conferencia popular de Hawking siempre se agotaría, y habría que tomar medidas especiales para encontrar una sala de conferencias lo suficientemente grande. Un factor adicional sería asegurarse de que todas las entradas, escaleras, ascensores, etc. fueran adecuadas para las personas discapacitadas en general, y para su silla de ruedas en particular.
Está claro que disfrutaba de su fama, aprovechando muchas oportunidades para viajar y tener experiencias inusuales (como bajar al pozo de una mina, visitar el polo sur y someterse a la gravedad cero de la caída libre), y para conocer a otras personas distinguidas.
El pulido de la presentación de sus conferencias públicas aumentó con los años. Al principio, el material visual consistía en dibujos lineales sobre transparencias, presentados por un estudiante. Pero en años posteriores se utilizaron impresionantes imágenes generadas por ordenador. Controlaba el material verbal, frase a frase, mientras lo pronunciaba con su voz de acento americano generada por ordenador. Las imágenes de alta calidad y los gráficos generados por ordenador también aparecen en sus populares libros posteriores The Illustrated Brief History of Time (1996) y The Universe in a Nutshell (2001). Con su hija Lucy escribió el libro de divulgación científica para niños George’s Secret Key to the Universe (2007), y fue editor, coautor y comentarista de muchas otras obras de divulgación científica.
Recibió muchos reconocimientos y honores. En particular, fue elegido miembro de la Royal Society a la temprana edad de 32 años y recibió su más alto honor, la medalla Copley, en 2006. En 1979 se convirtió en el decimoséptimo titular de la cátedra lucasiana de filosofía natural de Cambridge, unos 310 años después de que Sir Isaac Newton fuera su segundo titular. En 1989 fue nombrado Compañero de Honor. Hizo una aparición como invitado en el programa de televisión Star Trek: The Next Generation, apareció en forma de dibujos animados en Los Simpsons y fue retratado en la película La teoría del todo (2014).
Es evidente que le debía mucho a su primera esposa, Jane Wilde, con la que se casó en 1965, y con la que tuvo tres hijos, Robert, Lucy y Timothy. Jane le apoyó de forma excepcional en muchos aspectos. Una de las más importantes puede haber sido permitirle hacer cosas por sí mismo hasta un punto inusual.
Era una persona extraordinariamente decidida. Insistía en que debía hacer las cosas por sí mismo. Esto, a su vez, quizás mantenía sus músculos activos de una manera que retrasaba su atrofia, frenando así el progreso de la enfermedad. Sin embargo, su estado continuó deteriorándose, hasta que ya casi no tenía movimiento, y su habla apenas podía ser entendida, excepto por unos pocos que le conocían bien.
Contrajo una neumonía mientras estaba en Suiza en 1985, y fue necesaria una traqueotomía para salvar su vida. Extrañamente, después de este roce con la muerte, el progreso de su enfermedad degenerativa pareció detenerse prácticamente. Sin embargo, la traqueotomía le impidió hablar, por lo que la adquisición de un sintetizador de voz computarizado se convirtió en una necesidad en ese momento.
Después de su encuentro con la neumonía, la casa de los Hawkings fue casi tomada por las enfermeras y los asistentes médicos, y él y Jane se distanciaron. Se divorciaron en 1995. Ese mismo año, Hawking se casó con Elaine Mason, que había sido una de sus enfermeras. Su apoyo adoptó una forma diferente a la de Jane. En su estado físico mucho más débil, el amor, los cuidados y la atención que ella le proporcionaba le sostenían en todas sus actividades. Sin embargo, esta relación también llegó a su fin, y él y Elaine se divorciaron en 2007.
A pesar de su terrible circunstancia física, casi siempre se mantuvo positivo ante la vida. Disfrutaba de su trabajo, de la compañía de otros científicos, de las artes, de los frutos de su fama, de sus viajes. Le gustaban mucho los niños, a los que a veces entretenía girando en su silla de ruedas motorizada. Las cuestiones sociales le preocupaban. Promovía el conocimiento científico. Podía ser generoso y a menudo ingenioso. En ocasiones podía mostrar algo de la arrogancia que no es rara entre los físicos que trabajan en la vanguardia, y tenía una vena autocrática. Sin embargo, también podía mostrar una verdadera humildad que es la marca de la grandeza.
Hawking tuvo muchos alumnos, algunos de los cuales se hicieron un nombre importante más tarde. Sin embargo, ser alumno suyo no era fácil. Era conocido por pasar su silla de ruedas por encima del pie de un estudiante que le causaba irritación. Sus declaraciones tenían una gran autoridad, pero sus dificultades físicas a menudo hacían que fueran enigmáticas en su brevedad. Un colega capaz podría ser capaz de desentrañar la intención detrás de ellos, pero sería un asunto diferente para un estudiante inexperto.
Para tal estudiante, una reunión con Hawking podría ser una experiencia desalentadora. Hawking podría pedir al estudiante que siguiera alguna ruta oscura, cuya razón podría parecer profundamente misteriosa. El estudiante no disponía de ninguna aclaración, y se le presentaba lo que parecía ser la revelación de un oráculo, algo cuya verdad no debía cuestionarse, pero que, si se interpretaba y desarrollaba correctamente, seguramente conduciría a una verdad profunda. Quizás todos nos quedemos con esta impresión ahora.
A Hawking le sobreviven sus hijos.
– Stephen William Hawking, físico, nacido el 8 de enero de 1942; fallecido el 14 de marzo de 2018
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