Stepheng Hawking

Jose Obertin Espinal Lopez 20141010694

Stephen Hawking

(Stephen William Hawking; Oxford, Reino Unido, 1942) Físico teórico británico. A pesar de sus discapacidades físicas y de las progresivas limitaciones impuestas por la enfermedad degenerativa que padece, Stephen William Hawking es probablemente el físico más conocido entre el gran público desde los tiempos de Einstein. Luchador y triunfador, a lo largo de toda su vida ha logrado sortear la inmensidad de impedimentos que le ha planteado el mal de Lou Gehrig, una esclerosis lateral amiotrofia que le aqueja desde que tenía 20 años. Hawking es, sin duda, un caso particular de vitalidad y resistencia frente al infortunio del destino

El 8 de enero de 1942, en momentos en que la capital del Reino Unido sobrevivía bajo la permanente amenaza de los bombardeos alemanes, nacía Stephen Hawking en la ciudad de Oxford. Allí comenzó a estudiar en el University College, donde se licenció en 1962 con los títulos de matemático y físico. Por esa época era un chico de vida normal, cuyas singularidades eran únicamente su brillante inteligencia y un gran interés por las ciencias.

Pero en 1963, en el transcurso de una sesión de patinaje sobre hielo, el joven Stephen resbaló y tuvo dificultades para incorporarse. De inmediato se le diagnosticó un trastorno degenerativo neuromuscular, la ELA o esclerosis lateral amiotrófica. Los médicos supusieron que la enfermedad iba a acabar con su vida en pocos años; sin embargo, se equivocaron. Naturalmente, la vida de Stephen no fue la misma a partir de entonces, pero sus limitaciones físicas no interrumpieron en ningún momento su actividad intelectual; de hecho, más bien la incrementaron.

Mientras cursaba su doctorado en el Trinity Hall de Cambridge, se casó con Jane Wayline (1965). Tras casi veinticinco años de matrimonio, en 1990 la pareja se separó y el científico se fue a vivir con Elaine Mason, una de las enfermeras que lo cuidaba y con la que cinco años más tarde contrajo matrimonio. Tras obtener el título de doctor en física teórica (1966), su pasión por el estudio del origen del universo fue en aumento, y sus investigaciones se centraron en el campo de la relatividad general, particularmente en la física de los agujeros negros.

Ciertamente, Hawking no sólo es comparable con Albert Einstein por su popularidad: al igual que el formulador de la relatividad, Stephen Hawking se planteó la ambiciosa meta de armonizar la relatividad general y la mecánica cuántica, en busca de una unificación de la física que permitiese dar cuenta tanto del universo como de los fenómenos subatómicos. En 1971 sugirió la formación, a continuación del big bang, de numerosos objetos denominados «mini agujeros negros», que contendrían alrededor de mil millones de toneladas métricas de masa, pero ocuparían sólo el espacio de un protón, circunstancia que originaría enormes campos gravitatorios, regidos por las leyes de la relatividad.

Sus estudios sobre los mini agujeros negros lo llevarían a combinar por primera vez la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica para resolver el problema de estudiar estas estructuras de dimensiones muy reducidas y de densidad extraordinariamente elevada, sobre las que no se creía que se pudiese obtener algún conocimiento. En 1974 propuso, de acuerdo con las predicciones de la física cuántica, que los agujeros negros emiten partículas subatómicas hasta agotar su energía, momento en el cual se produce un estallido final. Hawking ha explorado asimismo algunas singularidades del binomio espacio-tiempo.

En 1974 Hawking fue designado miembro de la Royal Society y, tres años más tarde, profesor de física gravitacional en Cambridge, donde se le otorgó la cátedra Lucasiana de matemáticas (1980), que había sido dictada por Isaac Newton y que el profesor británico continuaría ocupando en las décadas siguientes. Pero a medida que los logros intelectuales y los reconocimientos se iban sucediendo en su vida (ha publicado multitud de libros y recibido innumerables premios y doctorados honoris causa), también avanzaba el proceso degenerativo de su enfermedad. Primero la inmovilidad de sus extremidades lo llevó a depender de una silla de ruedas; después la parálisis se extendió a casi todo su cuerpo y, a sus 58 años, sólo podía comunicarse mediante un sintetizador conectado a su silla

 Los agujeros negros

Eduard Alexis Larrañaga*

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. Ni si quiera la luz.

¿Qué pasaría si una persona se para sobre la superficie de un planeta y lanza una piedra hacia arriba?

Esta subirá durante un tiempo y la atracción que sufre hacia el planeta, debido a la gravedad, hará que caiga. Pero si se lanza con una velocidad suficientemente grande, conocida como velocidad de escape, continuará subiendo y alejándose del planeta por siempre.

El valor de la velocidad de escape depende de la gravedad y de la masa del planeta. Si tiene mucha masa, su gravedad es muy fuerte y la velocidad de escape será enorme.

Un agujero negro corresponde entonces a una concentración de tanta masa en una región tan pequeña, que hace que la velocidad de escape sea mayor a la de la luz.

Incluso, si se enciende una linterna apuntando de manera vertical, el haz de luz será afectado por la gravedad y no podrá escapar. La idea de los agujeros negros no es reciente.

Las primeras nociones surgen en el siglo XVIII, pero la Relatividad General de Einstein, en 1915, hizo que empezaran a tomarse en serio.

En los 70, Hawking tomó como base estos estudios y logró una descripción de la evolución de los agujeros negros desde la física cuántica.

*Profesor investigador del Observatorio Astronómico Nacional.

La Teoría del Todo y singularidades

Leonardo Castañeda*

Computadores y celulares son desarrollos modernos producto de la mecánica cuántica, rama de la física que describe los fenómenos a escalas subatómicas, y que ha significado una de las mayores revoluciones en física del siglo XX.

Otra de ellas es la Relatividad General, como es conocida la teoría de gravedad de Einstein, que ha traído una visión nueva y geométrica de la gravedad. Es decir, en la forma de medir tiempo y longitud gobernados por la gravedad, enriqueciendo nuestro conocimiento con ideas como agujeros negros, teoría del Big-Bang, agujeros de gusano y singularidades.

Todas ellas provienen del estudio de una de las empresas más ambiciosas de la mente humana: unificar en una sola teoría la ciencia que describe lo pequeño (como átomos y núcleos) y la gravedad, que domina las escalas astronómicas.

Este es uno los principales objetivos de la muy sonada por estos días Teoría del Todo. En 1929, mientras observaba galaxias desde Monte Palomar (EU), el astrónomo Edwin Hubble descubrió que éstas se alejan de nosotros con una ley bastante curiosa: a mayor distancia, mayor velocidad.

Estas observaciones obligaron a cuestionar que si el universo se está expandiendo, el volumen de nuestra galaxia -la Vía Láctea- debió ser menor en el pasado.

Surgieron inquietudes como: ¿Para qué época el volumen de nuestra galaxia era el de una pelota de ping-pong? ¿Es posible que ese volumen haya sido nulo en alguna época pasada? ¿Nos da el universo la posibilidad de indagar por el origen del espacio y del tiempo?

Trabajos realizados por Hawking y Roger Penrose utilizando la relatividad mostraron la posible existencia de singularidades en el espacio y el tiempo. Una de las características importantes de las singularidades es que, en estas, la Teoría General de la Relatividad pierde todo poder de predicción.

El modelo actual del universo, basado en observaciones, predice que en el pasado todo estaba concentrado en una singularidad del espacio-tiempo. A partir de este estado, y como consecuencia de un mecanismo físico, a la fecha desconocido, y que llamamos la gran explosión (Big Bang), se formó el universo.

* Profesor investigado del Observatorio Astronómico Nacional.

Radiación y evaporación de agujeros negros

Los agujeros negros, que nacen inmortales, también se pueden extinguir bajo los efectos de la física cuántica. Es decir, pueden evaporarse y desaparecer.

El paradigma de la relatividad general dice que los efectos de la gravedad se pueden entender curvando el espacio-tiempo. Algo así como coger un balón y colocarlo sobre una tela estirada. El balón, por su masa, la deforma (curva el espacio y el tiempo).

Cuerpos compactos, como estrellas de grandes masas al final de sus vidas, no solo deforman el espacio-tiempo sino que pueden atrapar información, energía y materia, llevándolas a una región sin regreso. En definitiva, forman un agujero negro.