Stephen Hawking
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Stephen William Hawking. Fue una estrella exuberante de los medios de comunicación, presa de una enfermedad degenerativa de tipo neuromuscular, provocada por la mutación del gen C9ORF72, que comenzó a generar una proteína que destruye las neuronas del cerebro.[1] Stephen Hawking parece haber heredado de Einstein el aura de la fama y la reputación de genio. El hombre es celebrado quizás, según algunos científicos, desproporcionadamente.
No sólo resulta atractivo por los progresos intelectuales que ha hecho, sino por haberlos hecho sin la menor colaboración de su cuerpo, un armazón tan débil que Hawking podría parecer una forma única de inteligencia des-corporeizada. Sin embargo, la imagen no encaja con el hombre, cuyo magnetismo deriva en parte de su brillantez, su coraje y su vulnerabilidad; y en parte de su ingenio rápido, su debilidad por los pósters de Marilyn Monroe y su molesta humanidad.
Sumario
Síntesis biográfica
Nació el 8 de enero de 1942, en el tricentenario de la muerte de Galileo (dato que él cita a menudo) en Oxford, Inglaterra. La casa de sus padres estaba en el norte de Londres, pero durante la Segunda Guerra Mundial, Oxford era considerado un lugar más seguro para tener hijos. El padre, que pasaba buena parte del tiempo en África, era un médico especializado en investigación y su madre trabajó como inspectora fiscal y en ocasiones en algún puesto de secretaria.
Cuando tenía ocho años, su familia se mudó a St. Albans, un pueblo a unos 20 kilómetros al norte de Londres. De pequeño Stephen era un estudiante debilucho que se entretenía resolviendo problemas o inventando nuevos juegos. Poseía un laboratorio de química cuando sólo tenía 10 años. A la edad de once años, Stephen fue a St. Albans School y luego a la University College de Oxford, antiguo colegio de su padre. Stephen quería estudiar Matemáticas, aunque su padre habría preferido Medicina, Hawking rechazó la biología y a los catorce años estaba decidido a dedicarse a las matemáticas y a la física.Las matemáticas no estaba disponible en el University College, por lo que persigue la Física en su lugar. Después de tres años y poco de mucho trabajo, fue galardonado con una clase de primer grado con honores en Ciencias Naturales.
Popular entre los estudiantes y con fama de ser lo bastante inteligente para no estudiar, jugaba al bridge por las noches y durante el día hacía de timonel a los colegas que remaban; en una foto tomada en 1961 aparece sentado en la proa de un bote, elegante con el traje blanco y el sombrero de paja, junto a una fila de ocho hombres más grandes y con camisetas a rayas. «Steve y yo teníamos que estar en el río todas las mañanas, seis días a la semana —recordaba más tarde el físico Gordon Berry—. Algo tenía que perder, y fueron concretamente los laboratorios experimentales».
De manera que cuando Hawking hizo los exámenes finales previos a la licenciatura, después de varios años de holgazanear en clase, sus notas se situaron en la frontera entre el sobresaliente y el notable. La admisión en Cambridge, la escuela por él elegida, exigía el sobresaliente. Convocado ante los examinadores, explicó la situación con toda franqueza. «Si saco sobresaliente iré a Cambridge —les dijo—. Si saco notable me quedaré en Oxford. Conque confío en que me darán ustedes el sobresaliente.» Y se lo dieron.
Aparición de la enfermedad
Stephen fue entonces a Cambrigde para investigar en Cosmología, ya que no hay un trabajo en ese área en Oxford por el momento. Al llegar se dio cuenta de que allí su inteligencia no destacaba ya que allí era donde habían estudiado y estudiaban todas las celebridades científicas. El cosmólogo con el cual quería realizar su investigación le rechazó excluyéndole de su grupo de investigación. Su supervisor fue Denis Sciama, aunque él tenía la esperanza de obtener a Fred Hoyle, quien estaba trabajando en Cambridge.
En Cambridge empeoraron sus ocasionales torpezas y la tendencia a articular mal las palabras, que ya había aparecido en Oxford. Se le hizo difícil anudarse los zapatos. El padre se dio cuenta de esos problemas durante unas vacaciones de Navidad. Hawking, que aún no tenía 21 años, fue a un especialista y pocas semanas después se le diagnosticaba una esclerosis lateral amiotrófica, también llamada enfermedad de Lou Gehrig. Es una enfermedad degenerativa que hace que los músculos —pero no la inteligencia— se atrofien. La enfermedad, que por regla general afecta a personas de edad, progresó rápidamente al principio. Habiéndole dado dos años de vida, Hawking se sumió en la depresión y declaró a un entrevistador:
Dos años después las cosas empezaron a mejorar. Se casó con Jane Wilde, una estudiante de bachillerato que había conocido antes del diagnóstico, y comenzó a aplicarse a lo suyo.
Tesis de doctorado
Su tutor en la tesis, Dennis Sciama, recomendó a Hawking que conociera al matemático Roger Penrose, dedicado por entonces a estudiar qué ocurría cuando una estrella agota el combustible y se colapsa. Penrose demostró que, al expandirse el universo regido por la teoría de la relatividad general de Einstein, una vez que una estrella se colapsa más allá de un determinado punto, inevitablemente tiene que convertirse en una singularidad, el hipotético punto situado en el interior de los agujeros negros donde la materia se comprime hasta alcanzar una infinita densidad y donde el espacio, el tiempo y las leyes de la física dejan de operar.
Estimulado por esta idea, Hawking se lanzó a la investigación de las estrellas completamente colapsadas y encontró el trabajo de su vida. Como ha observado el escritor Dennis Overbye, «Costaba no pensar en Hawking como en su propia metáfora».
Hawking recuperó su confianza y comenzó a realizar su tesis doctoral, comienza a investigar los agujeros negros asociando la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica, aunque no fue él el primero en interesarse por los agujeros negros ni la cosmología. Le precedieron algunos científicos como John Michell, Karl Scharzschild, Friedman, Hubble, Landau, Oppenheirmer.
Sin embargo, algunos científicos se oponen a estas teorías sobre los agujeros, y apoyaban la teoría de Hoyle, el cosmólogo que excluyó a Hawking de su grupo de investigación. Se hablaba de un espacio constante, sin principio ni fin. Hawking ridiculizó a Hoyle en una conferencia diciéndole públicamente que sus cálculos eran incorrectos.
A partir de las ideas de la teoría de la singularidad de Roger Penrose, Hawking desarrolla la idea de Big Bang. Explica el origen del universo como la reversión de un agujero negro que lo abarca todo.La fama de Hawking comienza a crecer en círculos concretos gracias a dichas ideas.
Un investigador de Princeton, Jacob Bekenstein, recogió la idea. Bekenstein vio un paralelismo entre los agujeros negros y la idea de entropía, la medida del caos azaroso dentro de un sistema. Según la segunda ley de la termodinámica, la cantidad de desorden de un sistema cerrado aumenta necesariamente con el tiempo; la entropía, como los agujeros negros, siempre crece. Puesto que todo sistema tiene entropía, cada vez que un agujero negro se traga otra porción de materia su entropía debe aumentar al mismo tiempo que su horizonte de sucesos. El tamaño del agujero negro y su cantidad de entropía podrían ser equivalentes.
Hawking rechazó la analogía. Su objeción era que en cualquier sistema con una cierta cantidad de desorden, o entropía, también tendría que haber temperatura, y todo lo que tiene temperatura, por baja que sea, emite radiaciones. «Pero por su misma definición los agujeros negros son objetos que se supone que no emiten nada», escribió. De ahí, decidió, que la comparación tenga que estar equivocada. Además, Bekenstein lo irritaba.
Dos fisicos soviéticos convencieron a Hawking de que considerara la posibilidad de que los agujeros negros pudieran, pese a todo, emitir partículas. Cuando Hawking repitió los cálculos encontró, «para mi sorpresa y fastidio, que incluso los agujeros negros sin rotación debían, al parecer, crear y emitir partículas de manera regular». En las conferencias, Hawking proyectaba una transparencia contra la pared en la que se leía la sencilla frase:
Llegó a esta conclusión estudiando los agujeros negros desde la perspectiva de la mecánica cuántica y del principio de incertidumbre, para los que el espacio nunca está del todo vacío. Más bien está poblado por pares vagabundos de partículas «virtuales» —gemelos de materia y antimateria— que oscilan entre la existencia y la aniquilación, todo en una fracción de fracción de nanosegundo, demasiado rápido para poderse observar. Hawking propuso que si tales pares aparecieran cerca del horizonte de sucesos, la partícula de antimateria podría ser absorbida por el agujero negro, mientras la otra, poquísimo más lejos, podría pasar más allá del monstruo y caer en el universo cotidiano. La partícula parecería estar brotando del agujero negro. En cuyo caso, en palabras de Hawking, «Los agujeros negros no son tan negros».
La radiación del agujero negro no procede en realidad del agujero negro propiamente dicho sino de la capa de espacio que lo rodea. Sin embargo, la llamada radiación de Hawking tiene un peaje en el agujero negro, pues al entrar la partícula arremolinándose hacia la eternidad, como cae el agua por un sumidero, para nunca volver, su compañera viuda, que no puede aniquilarse en ausencia del socio, no tiene más remedio que convertirse en materia.
Lo cual exige energía. Esa energía tiene que proceder del agujero negro. Pero la energía, nos enseñó Einstein, no es más que otra forma de la masa, y viceversa. De manera que cuando un agujero negro da a la partícula virtual una pizca de energía, también pierde una minúscula cantidad de masa, lo cual supuestamente no puede ocurrir. El agujero negro se encoge un poco y radia más deprisa.
En último término los agujeros negros se evaporan mediante una fuerte explosión equivalente a mil millones de bombas de hidrógeno de un megatón. Esto no ocurrirá en ningún momento próximo; el agujero negro tipo tardará unos 1067 años en desvanecerse.
Su salud comienza a deteriorarse lo que le obliga a desarrollar muchas de sus ideas y a realizar muchos de sus cálculos mentalmente, adquiriendo así un gran desarrollo intelectual. Un científico llamado Wheeler realizó una teoría sobre lo que supuestamente pasa dentro de un agujero negro, pero no supo explicarla. Sin embargo Hawking, mediante la teoría de la relatividad, consigue explicar las teorías de Wheeler.
Gracias a su demostración de la teoría de Wheeler, fue invitado a pasar un año en California en una institución científica. Mientras la salud de Hawking iba empeorando. Su habla comenzó a perderse y necesitaba la ayuda continua de una silla de ruedas.
A los 32 años, fue nombrado uno de los más jóvenes miembros de la Royal Society.
A lo largo de todo esto Hawking ha proseguido su trabajo a pesar del devastador deterioro físico. En 1969, dos años después de nacer el primero de sus hijos, ya no podía arreglárselas con un bastón y se vio obligado a usar silla de ruedas. Al final ha llegado a depender de los cuidados constantes de una enfermera y de estudiantes graduados que sepan interpretar todos sus vacilantes farfulleos.
Después de obtener su doctorado se convirtió en el primer becario de investigación y más tarde en un miembro profesoral en el Gonville and Caius College. Después de dejar el Instituto de Astronomía en 1973, Stephen entró en el Departamento de Matemática Aplicada y Física Teórica en 1979, y ocupó el puesto de Profesor Lucasiano de Matemáticas hasta el 2009, puesto que en su tiempo ocupó Isaac Newton, estampó su firma por última vez. Su discurso resultó casi incomprensible; luego, durante una traqueotomía de urgencia, en 1985, perdió por completo la facultad de hablar. Se le devolvió con un sintetizador de voz computerizado que lleva en la silla de ruedas.
La Cátedra fue fundada en 1663 con el dinero que queda en la voluntad del Reverendo Henry Lucas, que había sido miembro del Parlamento por la Universidad. Se celebró por primera vez por Isaac Barrow, y luego en 1669 por Isaac Newton. Actualmente es el Director de Investigación del Centro de Cosmología Teórica, en DAMTP en Cambridge.
Aportes
Ha realizado 1974 aportes al concepto de Agujeros negros.
Llegó a la conclusión de que los agujeros negros no son completamente negros; demuestra que pueden perder energía y materia en forma de partículas elementales, y que este proceso se va acelerando hasta hacerse explosivo.
Relación con descubrimientos científicos
- Años 60 Teoría de la relatividad y Teoría mecánica cuántica
- 1783 John Michel dedujo a partir de la observación del cielo, la existencia de estrellas lo bastante grandes y densas como para impedir que la luz emanase de su superficie. También realizó predicciones de distancias interestelares y la naturaleza de las estrellas dobles.
- 1916 Karl Schawarzschild demostró a partir de la teoría de la relatividad que cuando una estrella se colapsa hasta un radio determinado, el efecto de la fuerza de la fuerza de la gravedad se incrementa hasta el punto de que ni siquiera la luz puede escapar del campo gravitatorio de la estrella.
- 1917 Alexander Friedman demostró que la idea de un universo estático era errónea, y que este está lleno de una nube de materia uniformemente fina. Demostró que el universo se expande.
- 1928 Probó la expansión del universo a través de la observación de los planetas. La velocidad de las galaxias al alejarse era mayor cuanto más se alejaban.
- 1933 Lev Landau publicó un artículo en el que especulaba sobre la posibilidad de que el centro de una estrella estuviese ocupado por otra estrella compuesta por neutrones. El calor desprendido por las estrellas se generaría por la absorción de gas de la estrella interna.
- 1933 Robert Oppenheimer y su ayudante Hartland Snyder dedujeron que al dejar escapar carburante una estrella, esta implosiona bajo su propia fuerza. Al contraerse hasta su radio crítico, nada escapa de la superficie. La estrella se aísla creando el “horizonte de sucesos de un sentido”.
- Década de las 30 Wheeler bautizó el fenómeno estudiado con el nombre de “agujero negro”. Describió lo que ocurría dentro del agujero negro como la unión de la relatividad con la física cuántica.
- Principios de los años setenta Científicos soviéticos declaran que las conjeturas sobre agujeros negros son erróneas.
- Años 50 Hoyle propone una teoría contraria a los agujeros negros según la cuál el universo es constante, y no tiene ni principio ni fin. Las estrellas y galaxias surgían y desaparecían continuamente del espacio.
- Roger Penrose realizó la Teoría de la Singularidad según la cuál una estrella implosionaría hasta su horizonte de sucesos, donde se convertiría en agujero negro. Pensó que tras la implosión, la estrella continuaría comprimiéndose con tal intensidad, que llegaría a desafiar las leyes de la física hasta el punto de tener masa, pero no dimensión.
- 1966 A partir de las ideas de Penrose, Hawking elabora una teoría sobre el origen del universo, diciendo que este es la reversión de un agujero negro que lo abarca todo. Aplicó la teoría de la relatividad en ambos sentidos. Llamó al origen de la materia Big Bang. Si el universo se contrae de nuevo formaría por tanto el Big Crunch.
- Década de las 30 Wheeler realiza el “teorema de la no existencia al pelo” donde dice que en un agujero negro solo se conservan tres parámetros, la masa, el movimiento angular y la carga eléctrica.
- 1974 Hawkin demuestra el “teorema de la no existencia de pelo” gracias a la teoría de la relatividad.
- 1974 Hawking razona una teoría según la cuál el área de la superficie de un agujero negro nunca disminuye. Relaciona los agujeros negros con la segunda ley de la termodinámica, según la cuál la entropía dentro de un sistema aislado, como los agujeros negros, siempre será igual o mayor.
- 1927 Wrener Heisenberg descubre el principio de incertidumbre que establece como que es imposible determinar la posición del electrón. Los métodos que utilicemos para calcularlo variarán, aunque sea mínimamente el resultado.
- 1974 A partir del principio de incertidumbre Hawking deduce que los agujeros negros emiten calor. Si el agujero negro se encontrase vacío su medición debería ser cero, una medida exacta. Sin embargo, no lo es. Por ello pensó que los agujeros negros contenían partículas invisibles que se movían ligeramente de manera continua. Este movimiento hace que el valor no sea exacto. Las partículas emiten radiaciones, haciendo que el agujero emita calor.
- 1979 Hawking habla de la teoría de la Gran Unificación que ofrece una descripción de todas sus ideas y que busca la explicación final que de solución a todas las incógnitas.
- ¿? Teoría de las Supercuerdas según la cuál los objetos fundamentales que constituyen el universo son objetos de una única dimensión parecidos a cuerdas.
- siglo XVII Newton descubre la fuerza de la gravedad.
- Años 20 Maxwell combina la teoría cuántica de la gravedad y el electromagnetismo para dar lugar a la electrónica cuántica.
- 1960 Se relaciona la fuerza nuclear débil y la fuerza electromagnética a través de una ecuación matemática. Predecía la existencia de tres partículas subnucleares desconocidas.
- 1983 Se descubre en un acelerador las tres partículas subatómicas.
- Década de las 80 Gell-Mann descubre la existencia de otras partículas más elementales que forman las partículas elementales hasta entonces (protón, neutrón, electrón) llamadas quarks.
- Década de las 80 La cronodinámica cuántica explica la interacción de los quarks.
- Década de las 80 Combinando la cronodinámica, las fuerzas electromagnéticas y las fuerzas nucleares débiles, obtienen la teoría de la Gran Unificación.
- Década de las 80 La teoría de la Gran Unificación posee un inconveniente ya que excluyen la fuerza de gravedad. Hawking intenta solucionarlo.
Publicaciones
Sus numerosas publicaciones incluyen "La Estructura a Gran Escala del Espacio-tiempo con GFR Ellis," Relatividad General: Revisión en el Centenario de Einstein, con W Israel, y 300 Años de Gravedad ", con W Israel. Stephen Hawking ha publicado tres libros de divulgación.
Libros y obras más destacadas
Además de Físico fue un excelente divulgador científico inglés, uno de los científicos más reconocidos de la actualidad.
Desarrolló una intensa actividad como teórico y divulgador pese a la esclerosis lateral amiotrófica que se le diagnosticó en 1963. Hay que destacar en su carrera los trabajos realizados sobre la relatividad, la teoría cuántica y los agujeros negros, así como sobre topología y cosmología.
Como divulgador, publicó varios libros que tuvieron un gran éxito en todo el mundo, destacando títulos como Brevísima historia del tiempo, Agujeros negros y pequeños universos y otros ensayos, La teoría del todo o El tesoro cósmico, este último dedicado a los más pequeños y escrito en colaboración con su hija Lucy.
- 2010. El gran diseño.
- 2008. La clave secreta del universo.
- 2008.La clave secreta del universo.
- 2007. La gran ilusión. Las grandes obras de Albert Einstein.
- 2007 (2009). La teoría del todo. El origen y el destino del universo.
- 2006. Dios creó los números. Los descubrimientos matemáticos que cambiaron la Historia.
- 2005. Brevísima historia del tiempo.
- 2003. A hombros de gigantes. Las grandes obras de la Física y la Astronomía.
- 2002. El futuro espacio-tiempo.
- 2002. El universo en una cáscara de nuez.
- 1996. La naturaleza del espacio y el tiempo.
- 1993. Agujeros negros y pequeños universos.
- 1993. Cuestiones cuánticas y cosmológicas.
- 1988. Historia del tiempo. Del Big Bang a los agujeros negros.
Citas de Hawking
Anécdotas
- Nace exactamente 300 años después de la muerte de Galileo. Newton también nace casi al mismo tiempo y en el mismo año que la muerte de Galileo.
- En 1916 en el mismo frente ruso se dan dos de los grandes pensadores de la época. Karl Schwarzschild que demostró la idea de la que partió la existencia de agujeros negros, y uno de los grandes filósofos del siglo XX, Ludwig Wittgenstein.
- El sol se convertiría en agujero negro cuando su radio pasase de los 700.000 kilómetros que mide en la actualidad a una longitud de 3 kilómetros.
- Oppenheimer y Snyder publican sus investigaciones en Physical Review el día 1 de Septiembre, el mismo día que comienza la 2ª Guerra Mundial con la invasión de Hitler sobre Polonia.
- En el mismo número de la revista Physical Review Niels Bohr y John Wheeler publican el modo de obtener la fusión nuclear, que será el mecanismo de obtención de la bomba atómica. El propio Oppenheimer participaría más tarde en el proyecto que fabricaría la bomba atómica.
- Contradice los cálculos del cosmólogo Hoyle en una conferencia dada por este, haciendo de esta manera, una venganza contra el rechazo anterior de Hoyle hacia Hawking.
- En 1974 Hawking es invitado a pasar un año en Caltech, una institución científica donde trabajaron numerosos premios Nobel.
- En su viaje a California, Hawking adquiere el primer póster de su colección sobre Marilyn Monroe.
- En una conferencia, un amigo que le acompañaba realizó una broma sobre su enfermedad: “Tal como prueba el hecho que su hijo pequeño, Timothy, tiene menos de la mitad de la edad de la enfermedad, es evidente que no todo en Stephen está paralizado.”
- Firmó por última vez al ser nombrado profesor de la cátedra Lucasian de Matemáticas en Cambridge, ya que su enfermedad se lo impide posteriormente.
- Utiliza su creciente fama a favor de los discapacitados. Por ello la Asociación Real a favor de la Rehabilitación de los Discapacitados le concedió el premio al “Hombre del año”.
- Pensó que al encontrar las soluciones a las ecuaciones que la física nos presenta se conocerá la mente de Dios. Antes Pitágoras fue el primero en formular una hipótesis que decía que la mente de Dios tenía que estar de acuerdo con las matemáticas. Relacionaban la ciencia con todas las respuestas, incluso con la existencia de Dios.
- Steven Spielberg se interesa en producir una película sobre el libro escrito por Hawking. En su visita a Hollywood, este le aconseja que el título de la película sea “Regreso al futuro”.
Otros objetivos
Desea convertirse en astronauta, lo cual será algo difícil debido a su salud, así como trabaja en la búsqueda de inteligencia extraterreste entre otros proyectos.
Referencias
- ↑ Hallan la causa de la enfermedad del famoso físico Stephen Hawking. Publicado el 19 de diciembre del 2014. Tomado de Juventud Rebelde (edición digital). Disponible en: http://www.juventudrebelde.cu/ciencia-tecnica/2014-12-19/hallan-la-causa-de-la-enfermedad-del-famoso-fisico-stephen-hawking/. Consultado el 14 de enero de 2015.
