Aprenda más sobre uno de los pilares de la ciencia en esta breve entrada del blog.
¿Cuál fue la historia de Stephen Hawking?
Stephen Hawking es un físico teórico británico de fama mundial, conocido por sus contribuciones a los campos de la cosmología, la relatividad general y la gravedad cuántica, especialmente en el contexto de los agujeros negros. En los años sesenta y setenta trabajó en teoremas revolucionarios sobre las singularidades en relatividad general e hizo la predicción teórica de que los agujeros negros emiten radiación (ahora conocida como radiación Hawking). También ha publicado varios libros de divulgación científica en los que analiza sus propias teorías y la cosmología en general, entre ellos el superventas «Breve historia del tiempo», y está considerado una de las mentes más brillantes de la física desde Albert Einstein. En sus propias palabras: «Mi objetivo es simple. Es entender el universo por completo, por qué es como es y por qué existe».
Stephen William Hawking nació el 8 de enero de 1942 en Oxford, Inglaterra, en plena Segunda Guerra Mundial. Tras su nacimiento en la relativa seguridad de Oxford, la familia regresó a Londres, donde su padre dirigió la división de parasitología del Instituto Nacional de Investigación Médica, a pesar del constante riesgo de bombardeo por parte de la aviación alemana. En 1950 Hawking se trasladó con su familia a St. Albans, donde asistió a la St. Albans High School for Girls de 1950 a 1953 (los niños podían asistir hasta los 10 años), y a partir de los 11 años asistió a la St. Albans School, donde fue un buen alumno, aunque no sobresaliente.
En 1959 obtuvo una beca para el University College de Oxford, el antiguo colegio de su padre, donde estudió física con Robert Berman (sobre todo porque allí no se impartía su asignatura preferida, matemáticas) y donde se interesó especialmente por la termodinámica, la relatividad y la mecánica cuántica. A pesar de sus hábitos de estudio, a veces poco rigurosos, y de su aburrimiento con la vida universitaria, se graduó en 1962 con una licenciatura de primera clase.
Tras graduarse, pasó un breve periodo de tiempo estudiando las manchas solares en el Observatorio de la Universidad de Oxford. Sin embargo, pronto se dio cuenta de que le interesaba más la teoría que la observación, y abandonó Oxford por Trinity Hall, Cambridge, donde estudió durante un tiempo con Fred Hoyle, el astrónomo inglés más distinguido de la época.
Poco después de llegar a Cambridge, a la edad de 21 años, Hawking empezó a desarrollar los primeros síntomas de la esclerosis lateral amiotrófica (ELA o «enfermedad de Lou Gehrig»), un tipo de enfermedad motoneuronal que acabaría por hacerle perder casi todo el control neuromuscular. Aunque los médicos predijeron (erróneamente) que Hawking no sobreviviría más de dos o tres años, poco a poco fue perdiendo el uso de brazos, piernas y voz, hasta quedar casi completamente paralizado y tetrapléjico.
En 1965, asistió a una conferencia del matemático inglés Roger Penrose, que acababa de publicar un revolucionario artículo sobre las singularidades espacio-temporales (sucesos en los que las leyes de la física parecen romperse). Hawking recobró la energía y se dedicó con renovado vigor al estudio de la astronomía teórica y la cosmología, en particular en el campo de los agujeros negros y las singularidades. Más tarde colaboraría con Penrose en varios trabajos importantes sobre estos temas.
Otro punto de inflexión en su vida llegó también en 1965, con su matrimonio con una estudiante de idiomas, Jane Wilde. Con su ayuda y la de su tutor de doctorado, Dennis Sciama, Hawking completó su doctorado y se convirtió en investigador y después en profesor del Gonville and Caius College de Cambridge.
En 1968, se incorporó a la plantilla del Instituto de Astronomía de Cambridge, donde permaneció hasta 1973, y comenzó a aplicar las leyes de la termodinámica a los agujeros negros utilizando matemáticas muy complejas. A finales de los 60, él y su amigo y colega de Cambridge Roger Penrose aplicaron un nuevo y complejo modelo matemático que habían creado basándose en la teoría general de la relatividad de Albert Einstein, lo que llevó a Hawking a demostrar el primero de muchos teoremas de la singularidad en 1970. Este teorema proporcionaba un conjunto de condiciones suficientes para la existencia de una singularidad en el espacio-tiempo, y también implicaba que el espacio y el tiempo habrían tenido efectivamente un principio en un acontecimiento del tipo del Big Bang, y un final en los agujeros negros. De hecho, invirtió la idea de Penrose de que la creación de un agujero negro conduciría necesariamente a una singularidad, al demostrar que fue una singularidad la que condujo a la creación del propio universo.
En colaboración con Brandon Carter, Werner Israel y David Robinson, proporcionó una prueba matemática del «teorema sin pelo» de John Wheeler, según el cual cualquier agujero negro se describe enteramente mediante las tres propiedades de masa, momento angular y carga eléctrica, y propuso las cuatro leyes de la mecánica de los agujeros negros, similares a las cuatro leyes clásicas de la termodinámica. Basándose en el análisis de las emisiones de rayos gamma, también sugirió que los agujeros negros primordiales o «mini agujeros negros» se habrían formado después del Big Bang.
En 1974, Hawking y Jacob Bekenstein demostraron que los agujeros negros no son en realidad completamente negros, sino que deben crear y emitir térmicamente partículas subatómicas, conocidas hoy como radiación de Hawking, hasta que finalmente agotan su energía y se evaporan. Esto también ha dado lugar a lo que se conoce como la «paradoja de la información» o «paradoja de Hawking», según la cual la información física (que a grandes rasgos significa la identidad y las distintas propiedades de las partículas) parece perderse por completo en el universo, en contradicción con las leyes aceptadas de la física. Hawking defendió esta paradoja contra los argumentos de Leonard Susskind y otros durante treinta años, hasta que se retractó en 2004.
Estos logros de vanguardia se consiguieron a pesar de la creciente parálisis causada por la esclerosis lateral amiotrófica de Hawking. En 1974 ya era incapaz de alimentarse o levantarse de la cama, y su habla era tan deficiente que sólo podían entenderle las personas que le conocían bien. En 1985 contrajo una neumonía y tuvo que someterse a una traqueotomía que le dejó completamente incapacitado para hablar, aunque varios amigos y benefactores colaboraron en la fabricación de un dispositivo que le permitía escribir en un ordenador mediante pequeños movimientos de su cuerpo, y luego pronunciar lo que había escrito mediante un sintetizador de voz.
En 1973, dejó el Instituto de Astronomía por el Departamento de Matemáticas Aplicadas y Física Teórica y, en 1979, fue nombrado catedrático Lucasiano de Matemáticas de la Universidad de Cambridge, cargo que ocupó durante 30 años hasta su jubilación en 2009. Tuvo tres hijos con Jane Wilde: Robert (1967), Lucy (1969) y Timothy (1979), pero la pareja se separó definitivamente en 1991, al parecer debido a la presión de la celebridad de Hawking y a su creciente discapacidad.
Las revolucionarias investigaciones de Hawking le proporcionaron una fama y celebridad considerables. En 1974, a los 32 años, fue elegido uno de los miembros más jóvenes de la Royal Society. En 1982 fue nombrado Comendador de la Orden del Imperio Británico (CBE) y en 1989, Compañero de Honor. Ha acumulado doce títulos honoríficos, así como numerosos galardones, medallas y premios, entre ellos el Albert Einstein, el más prestigioso de la física teórica. También se ha dado a conocer a un público más amplio, sobre todo tras su libro de 1988 «Breve historia del tiempo», un éxito de ventas internacional, y sus secuelas «El universo en breve» (2001) y «Breve historia del tiempo» (2005).
Ha continuado sus investigaciones sobre la explosión de los agujeros negros, la teoría de cuerdas y el nacimiento de agujeros negros en nuestra propia galaxia. Sus trabajos también pusieron de manifiesto la necesidad de unificar la relatividad general y la teoría cuántica en una teoría integral de la gravedad cuántica, conocida como la «teoría del todo», sobre todo si queremos explicar lo que ocurrió realmente en el momento del Big Bang. Ya en 1974, su teoría de la emisión de radiación de Hawking por los agujeros negros fue quizá uno de los primeros ejemplos de una teoría que sintetizaba, al menos hasta cierto punto, la mecánica cuántica y la relatividad general.
La miríada de otras investigaciones científicas de Hawking a lo largo de los años incluye el estudio de la cosmología cuántica, la inflación cósmica, la producción de helio en universos Big Bang anisótropos, la cosmología «Big N», la matriz de densidad del universo, la topología y estructura del universo, los universos bebé, los instantones de Yang-Mills y la matriz S, el espacio anti-de Sitter, el entrelazamiento cuántico y la entropía, la naturaleza del espacio y el tiempo y la flecha del tiempo, la espuma espacio-temporal, la teoría de cuerdas, la supergravedad, la gravedad cuántica euclidiana, el hamiltoniano gravitatorio, las teorías de la gravitación de Brans-Dicke y Hoyle-Narlikar, la radiación gravitatoria, la holografía, la simetría temporal y los agujeros de gusano.
Nunca temeroso de suscitar polémica, en los años ochenta incluso empezó a cuestionar la propia teoría del Big Bang, sugiriendo que quizá nunca hubo un principio y que no habría final, sino sólo cambios, una transición constante de un «universo» a otro a través de enganches en el espacio-tiempo. Desarrolló su «propuesta sin límites» en colaboración con el físico estadounidense Jim Hartle. En el marco de la relatividad general clásica, el universo debe tener una edad infinita o haber comenzado con una singularidad, pero la propuesta de Hawking y Hartle plantea una tercera posibilidad: el universo es finito pero no tuvo una singularidad inicial que produjera un límite. La historia de este universo sin límites en el «tiempo imaginario» quizá pueda considerarse mejor utilizando la analogía de la superficie de la Tierra, con el Big Bang equivalente al Polo Norte de la Tierra, y el tamaño del universo aumentando con el tiempo imaginario a medida que uno se desplaza hacia el sur del ecuador.
En 1995 Hawking se casó con su enfermera, Elaine Mason, aunque se divorciaron en 2006 en medio de rumores no confirmados de maltrato físico, y desde entonces se ha reconciliado con su primera esposa, Jane. En 2003, Hawking cayó peligrosamente enfermo de neumonía, antes de volver a sorprender a sus médicos recuperándose y dedicándose cada vez más a su trabajo.
En 2004, dio un giro radical a una de sus polémicas afirmaciones sobre los agujeros negros (destruyen todo lo que cae en ellos y no se puede recuperar información de un agujero negro), afirmando que los nuevos descubrimientos podrían ayudar a resolver la «paradoja de la información de los agujeros negros». En su nueva definición de los agujeros negros, el horizonte de sucesos no está tan bien delineado y puede que no oculte completamente del exterior todo lo que hay en su interior, y adoptó el concepto de multiverso para ayudar a explicar la conservación de la información en los agujeros negros.
Las opiniones de Hawking sobre la existencia de Dios han sido objeto de mucho debate, sobre todo desde la publicación en 1988 de Breve historia del tiempo, en la que cree que el descubrimiento de una teoría global del todo nos permitiría «conocer la mente de Dios», lo que algunos han interpretado como literal y otros como literario. Sin embargo, en su libro de 2010 El gran diseño, afirma sin ambages que «la creación espontánea es la razón por la que hay algo en lugar de nada, por la que existe el universo, por la que existimos nosotros. No hace falta invocar a Dios… para poner el universo en movimiento»
Hawking dejó su puesto de catedrático Lucasiano de Matemáticas en Cambridge en 2009, de acuerdo con la política de jubilación de la universidad, y aceptó una Cátedra de Investigación Distinguida en el Instituto Perimeter de Física Teórica de Waterloo (Canadá). Ese mismo año recibió la Medalla Presidencial de la Libertad, el mayor honor civil de Estados Unidos.
Stephen Hawking falleció a los 76 años el 13 de marzo de 2018.
Descubre más sobre él en nuestro siguiente artículo: ¿Quién fue Edwin Hubble?