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La titánica lucha de Stephen Hawking para superar los límites de su enfermedad y desentrañar el gran misterio del Origen del Universo. 

Creada24-09-2018
Modificada24-09-2018
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Octubre12

Reseña del Documental El Universo de Hawking de la serie Ciencia al Desnudo

El Universo de Stephen Hawking

Documental de la serie Ciencia al Desnudo en el que se describe la titánica lucha de Stephen Hawking para desentrañar el gran misterio del Origen del Universo. 

Stephen Hawking es uno de los más grandes científicos de nuestro tiempo.

Hace 20 años publicó el libro Una Breve Historia del Tiempo donde anticipaba que pronto se podría desarrollar una Teoría del Todo, que daría una explicación natural de cualquier suceso que la Ciencia sea capaz de observar.

Y el fenómeno por antonomasia más enigmático de todos era la misma existencia del Universo. ¿Por qué existía? ¿Cómo había llegado a existir?

Un Universo lleno de Misterios

Desde su infancia, Stephen siempre quiso entender de dónde venían las estrellas. Ya de mayor su ambición era más grande, tanto como el propio Universo.

En 1.960 la comunidad científica estaba dividida entre los que pensaban que el Universo era eterno e inmutable y los que creían que surgió hace miles de millones de años en una gran explosión a partir de un punto minúsculo, el Big Bang.

En 1.962 inició su doctorado en la Universidad de Cambridge. En esa época comenzó a notar que sus movimientos eran cada vez más torpes y, tras una visita al hospital le diagnosticaron ELA, Esclerosis Lateral Amiotrófica, dándole una esperanza de vida de sólo dos años.

Tras varios meses de depresión, sin ver una mínima posibilidad de completar su doctorado, decidió por fin que, a pesar de su fatal destino, intentaría desentrañar todo lo que tuviera tiempo en lo que le quedara de vida.

Dentro de un Agujero Negro

En 1.965 asistió a una conferencia impartida por el brillante matemático Roger Penrose en la que éste postulaba que en una masa MUY grande la fuerza gravitatoria sería tan intensa que superaría la fuerza electromagnética de los electrones haciendo que los átomos se aplastaran entre sí. Entonces la gravedad se incrementaría hasta el punto de hacerse imparable y el proceso continuaría hasta formar una masa con una gravedad tan intensa que nada, ni siquiera la luz, podría escapar de su influencia.

Sería un Agujero Negro.

La Gravedad había sido siempre, desde su descubrimiento por Newton, un enigma del que se ignoraba el porqué de su funcionamiento. Einstein postuló y demostró que la Gravedad no era en sí una fuerza que se ejerciera directamente entre los cuerpos, sino que tenía una explicación mucho más elegante. Las masas están situadas en el espacio, y éste podía considerarse un tejido. Las masas deformaban el tejido espacial, como una serie de bolas deformarían una lona elástica. Y las masas que circularan por ese tejido deformado se desviarían según las deformaciones que atravesaran.

El ejemplo de la lona es muy sencillo de comprender, pero hay que recalcar que la lona es una membrana de DOS dimensiones que se deforma en una tercera dimensión. Hay que comprender que el espacio tiene TRES dimensiones y las masas lo deforman en una CUARTA dimensión.

Por desgracia, Einstein pensó que la cuarta dimensión es el Tiempo y creó el concepto Espacio-Tiempo para apoyar sus matemáticas.

En mi opinión, que podréis ampliar en otros artículos de la sección La Teoría de la Gran Onda, la explicación y las matemáticas aplicadas por Einstein son correctas, pero está equivocada la idea de que esa cuarta dimensión sea el Tiempo.

Penrose postuló que en el centro de un Agujero Negro la gravedad sería tan intensa que alcanzaría una densidad infinita, creando lo que se conoce como Singularidad, un punto de tamaño infinitesimal en el que todo lo que caiga desaparecerá del tejido espacial, desaparecerá de nuestro Universo.

Otro error común. La gravedad de una masa, por ejemplo, un Agujero Negro, aumenta conforme nos acercamos a ella, pero sólo hasta llegar a la superficie. Desde la superficie hasta el centro, a la atracción gravitatoria hay que restarle la masa que quede por encima, y eso hace que a partir de una determinada distancia DENTRO del AN, la fuerza gravitatoria es menor mientras más cerca estemos del centro.

Y precisamente en el centro del AN, la gravedad es CERO, no infinita.

Según la Teoría del Big Bang, TODO el Universo nació repentinamente de la NADA.

Hawking se preguntó si el camino era reversible, si invirtiendo la flecha del tiempo desde una singularidad se podría producir un fenómeno similar al Big Bang.

Y consiguió demostrarlo. El Universo nació de una Singularidad de la que surgieron el espacio, el tiempo y la energía que han dado forma a todo lo que nos rodea.

Dos Teorías Incompatibles

A los 26 años la enfermedad de Hawking le había incapacitado ya las piernas y se vio postrado en una silla de ruedas, pero su mente era tan ágil y poderosa como siempre.

Ya había demostrado que el Big Bang se originó en una singularidad, pero ¿qué fue lo que hizo que la singularidad estallara?

Para entenderlo no bastaba la Teoría de la Relatividad de Einstein, ya que ésta sólo se aplica a objetos grandes y el Universo en su origen tenía un tamaño subatómico. A esas escalas había que aplicar las leyes de la Mecánica Cuántica.

Y otro problema: La Mecánica Cuántica y la Relatividad son incompatibles. Todos los intentos de integrar matemáticamente ambas teorías habían fracasado hasta entonces.

Antes se pensaba que los electrones orbitaban alrededor de los núcleos de los átomos de forma similar a como los planetas orbitan el Sol. Actualmente hemos comprobado que no es así.

Los electrones aparecen, desaparecen y vuelven a aparecer de forma caótica e impredecible. A veces pueden estar en dos posiciones a la vez.

En ese caótico mundo subatómico la Gravedad no desempeña ningún papel. Pero en el momento del Big Bang la masa de TODO el Universo estaba concentrada en un punto muy pequeño, así que la gravedad sería muy intensa y sí podría tener alguna importancia.

Hawking se propuso encontrar la forma de unificar la Relatividad y la Mecánica Cuántica en una Teoría del Todo.

La Teoría del Todo

En 1.971 Hawking perdió el control de las manos y se vio imposibilitado para escribir. Para un físico ese es un impedimento crucial, ya que tiene que trabajar con ecuaciones muy complejas que tiene que escribir, observar y desarrollar.

Pero Hawking ya estaba acostumbrado a superar dificultades y también superó ésta. Se acostumbró a desarrollar las ecuaciones en su mente y pudo seguir con sus investigaciones.

Para desarrollar la Teoría del Todo estudió los Agujeros Negros, ya que pensaba que en ellos podría emular matemáticamente las mismas condiciones del Big Bang. Y allí, en la superficie de los Agujeros Negros, encontró una contradicción.

Según la Relatividad en el entorno de un Agujero Negro no podía permanecer nada. La superficie de un Agujero Negro debería estar rodeada de un vacío absoluto. Pero según la Mecánica Cuántica en todos los puntos del Espacio debían producirse fluctuaciones cuánticas, pares de partículas que aparecerían literalmente de la nada, existirían durante un brevísimo instante y chocarían para desintegrarse de nuevo en la nada. De las dos partículas, una es de Energía Positiva y la otra de Energía Negativa, por lo que su espontánea aparición y su casi inmediata desintegración no aportan ni reducen la cantidad de Energía del Universo. Y eso ocurre continuamente en TODOS los puntos del espacio, incluso en el espacio interatómico entre los electrones de los átomos de nuestras células.

Pero si justo en el Horizonte de Sucesos de un Agujero Negro aparecen dos partículas virtuales, una de ellas podría entrar al AN mientras la otra saldría al exterior, con lo que no se produciría su mutua aniquilación. La partícula de Energía Negativa quedaría atrapada en el interior del AN y al colisionar con partículas del interior reduciría ligeramente su masa. La partícula de Energía Positiva se alejaría del AN en forma de radiación, incrementando la masa del Universo en el exterior.

Sería como si del AN hubiera conseguido salir una partícula de Energía en forma de Radiación.

Los Agujeros Negros NO eran totalmente negros. Emitían una leve, casi imperceptible pero ponderable cantidad de radiación.

Esa radiación predicha por Hawking fue llamada en su honor la Radiación de Hawking.

La Fuerza más Débil

La Gravedad es la más débil y menos comprendida de las cuatro Fuerzas Fundamentales. Un pequeño imán puede superar la fuerza gravitatoria de TODO el planeta.

Los físicos actuales creen que en el momento del Big Bang la Gravedad era tan intensa como el Electromagnetismo, pero al expandirse el Universo la Gravedad se debilitó de forma espectacular.

Hawking estaba intentando resolver este misterio cuando durante un viaje a Ginebra en 1.985 sufrió una neumonía que le puso en peligro de muerte. Con 44 años hubo que practicarle una traqueotomía extirpándole las cuerdas vocales.

Si ya tenía dificultades para comunicarse con las pocas personas que podían entenderle, a partir de ese momento quedó completamente incomunicado.

Sus colegas contactaron con un programador que diseñó un programa hecho específicamente para Hawking. Con un sistema de menús controlado por un ratón, Hawking podía seleccionar palabras en pantalla y éstas serían sintetizadas por el ordenador. Así, con un primitivo sintetizador de voz y con acento estadounidense, nació la voz que hoy en día todo el mundo reconoce como la voz de Stephen Hawking.

Gracias a ella ha podido seguir investigando para resolver la Teoría del Todo. Pero una nueva teoría podría haberle adelantado en la búsqueda.

La Teoría de Cuerdas

La Teoría de Cuerdas unifica todas las partículas y fuerzas conocidas en una estructura matemática capaz de explicar desde lo más pequeño hasta lo más grande, y parece representar una nueva versión, tal vez la definitiva, de una Teoría del Todo.

El mundo en el que vivimos parece estar formado por Tres dimensiones, pero según la Teoría de Cuerdas existen al menos Nueve dimensiones. Las seis dimensiones superiores no pueden ser percibidas porque son muy pequeñas y están enrolladas en sí mismas, por lo que sólo serían visibles para seres más pequeños que esas dimensiones.

En un espacio de tres dimensiones, las radiaciones como el sonido o la luz se dispersan en esas tres dimensiones y eso hace que sus intensidades se debiliten según la ley de la inversa del cuadrado de la distancia.

Los físicos de cuerdas creen que en el momento del Big Bang la Gravedad se dispersó entre todas las dimensiones, por eso acabó siendo mucho más débil que las otras fuerzas.

Al conocer la Teoría de Cuerdas, Hawking admitió que podía ser la mejor aspirante para explicar cómo se originó el Universo.

El problema de la Teoría de Cuerdas es que funciona muy bien en el papel, con el desarrollo de razonamientos y fórmulas matemáticas que explican todo el conocimiento actual de la física, pero no hay pruebas de que sea la Teoría Definitiva.

La Fábrica de Agujeros Negros

En Ginebra se está construyendo el Gran Colisionador de Hadrones del CERN, donde se acelerarán partículas subatómicas hasta casi la velocidad de la luz y se harán chocar con una energía muy superior a la de una bomba atómica. Los fragmentos resultantes se estudiarán para intentar encontrar en ellos partículas o fuerzas similares a las que surgieron tras el Big Bang.

Según la Teoría de Cuerdas la Gravedad se dispersa en las seis extradimensiones del espacio, pero si la colisión se produce en un punto más pequeño que el ancho de esas dimensiones se formaría un punto de supergravedad, una singularidad equivalente a un micro-Agujero Negro.

Algunos físicos han manifestado su temor de que un Agujero Negro atraería la masa de su entorno haciéndolo crecer e incrementando su fuerza. Teóricamente podría iniciar una absorción que acabaría devorando todo nuestro planeta. Pero la mayoría de los físicos creen que es un temor infundado ya que la radiación de Hawking hará que el micro-Agujero Negro se disuelva en un instante tan breve que no le dará tiempo a absorber ni siquiera al átomo más cercano.

Si esto ocurre, la Teoría de Cuerdas y las ideas de Stephen Hawking habrán recibido una irrebatible demostración de que, efectivamente, existen más de las tres dimensiones del Espacio que conocemos.

La Teoría del Multiverso

Las últimas teorías de la física desarrolladas a partir de las fórmulas deducidas de la Teoría de Cuerdas sugieren que si hace 13'8 Giga·Años hubo un Big Bang, probablemente han habido otros. Es la Teoría de la Inflación Eterna, en la que se postula que continuamente se están produciendo Big Bangs, cada uno de ellos dando origen a un Universo aislado y separado de los demás.

En el Multiverso cada Universo está sometido a las mismas leyes físicas de la Teoría de Cuerdas pero en cada uno los ingredientes y fuerzas se manifiestan en distintas proporciones e intensidades.

Desde nuestro conocimiento científico actual no parece que exista la posibilidad de que podamos viajar o siquiera ver cualquiera de esos Universos. Hawking cree que cada Universo es como una burbuja aislada de las demás, algunas más pequeñas, otras más grandes, algunas efímeras, otras duraderas.

Existen infinitas burbujas y continuamente se están creando otras y si la Vida ha surgido en la burbuja en la que vivimos es seguro que también haya surgido en otras muchas de las infinitas burbujas que pueblan el Multiverso.

En mi Opinión

La idea de que no vemos las extra-dimensiones porque están enrolladas en un tamaño muy pequeño no la veo correcta. Si existen 9 dimensiones, o 10 según Teorías de Cuerdas más modernas, todas ellas tendrán las mismas características que las tres que conocemos: Serán infinitas en ambas direcciones.

Es lo mismo que suponer que un planícola, un habitante de un mundo de dos dimensiones, no puede percibir la tercera dimensión porque ésta está superenrollada a un tamaño ínfimo. No es así. La tercera dimensión es infinita en ambas direcciones. Si un planícola no puede ver a través de la tercera dimensión es porque vive en una membrana de dos dimensiones extensas pero de un grosor muy reducido en la tercera. Su cuerpo, sus ojos, sus brazos están construidos para mirar, percibir y actuar a través de las dos dimensiones de su membrana, pero no son capaces de ver o moverse fuera de su membrana, en la tercera dimensión.

A nosotros nos pasa lo mismo, vivimos en una membrana de 3 dimensiones extensas y un grosor muy reducido en las demás.

En Nuestro Universo existen Volúmenes 3D separados por Membranas 2D y allí donde se unen dos membranas existen Aristas 1D. Y donde se unen tres aristas aparecen Vértices 0D.

Volviendo a la Teoría de Cuerdas, si el Espacio tiene 9 Dimensiones, existirán hipervolúmenes 9D limitados por Membranas 8D que se unirán en aristas 7D, etc, hasta llegar a los vértices 0D.

No tenemos palabras para referirnos a esos conceptos, por eso algunos teóricos han propuesto la palabra Brana indicando el número de dimensiones que la componen.

En una Brana 2D, como la superficie de un estanque, existen Dos Dimensiones extensas. La Tercera Dimensión también existe y es infinita, pero la superficie del estanque está encapsulada en un grosor muy reducido en la tercera dimensión.

Nuestro Universo, el Espacio en el que vivimos, es una Brana 3D, con tres dimensiones extensas y un grosor muy reducido en las otras dimensiones. No es que las extradimensiones estén enrolladas, sino que la membrana 3D en la que vivimos es muy fina en las demás dimensiones.

Y del mismo modo en que Einstein explicó la Gravedad como una deformación del Espacio 3D en una dimensión 4D, las otras fuerzas pueden explicarse también como deformaciones de nuestro Espacio 3D en las otras Extra-Dimensiones.

El motivo de que las cuatro fuerzas conocidas tengan distintas intensidades y alcances se debe a las diferencias del grosor de nuestra Brana 3D en cada una de las otras extradimensiones.

Todo ello está explicado en más detalle en varios artículos de la sección La Teoría de la Gran Onda. Espero que os interese.

Ver Documentales de Stephen Hawking

Ver Ficha de El Universo de Hawking de la serie Ciencia al Desnudo

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