Cómo hablar de Stephen Hawking en el bar: sus teorías, explicadas fácilmente

Hawking, fotografiado en 2005 con su mujer, Elaine, en la playa de San Lorenzo en Gijón. (Alonso González / Reuters)

Sé perfectamente por lo que está usted pasando en estos momentos. Se ha levantado esta mañana, ha leído la prensa o ha encendido la radio y se ha enterado del fallecimiento de Stephen Hawking. Sabía de sobra quién era el físico inglés, lo ha visto innumerables veces en televisión, pero tampoco le ha interesado tanto la física teórica como para responder a la pregunta de… ¿a qué se dedicaba exactamente Hawking?

Y sabe tan bien como yo que más tarde, en la mesa del comedor o en su salón, quizás en el bar con esos amigos que frecuenta, saldrá el tema.

—Bueno, qué fuerte lo de Hawking, ¿eh?

No se preocupe, en unos minutos estará usted preparado para discutir a nivel aficionado durante un par de asaltos sobre su obra científica. Este artículo incluye, al final, unas cuantas referencias por si quiere profundizar en este conocimiento, pero vamos a lo esencial.

Singularidad en agujeros negros

Como sabe, un agujero negro es un lugar del espacio donde la gravedad ejerce tanta fuerza que ni siquiera la luz puede escapar. El estudio de estos eventos cósmicos increíblemente densos es lo primero que debe usted mencionar sobre Hawking. Más en concreto, ganará puntos extra por hablar de los trabajos que realizó en los setenta con Roger Penrose, que se conocen como teoremas de la singularidad de Penrose-Hawking.

¿Se ha planteado alguna vez qué hay dentro de un agujero negro? Ellos sí, y lo que encontraron en su viaje teorizado es que Einstein había estado allí antes que ellos. Lo que hicieron, en definitiva, fue responder a las preguntas que el físico alemán lanzó décadas antes.

Si un líquido es más denso que otro es porque los átomos que lo componen están, digamos, más apretaditos. Hay mayor cantidad en el mismo espacio. Cuando hablamos del interior de un agujero negro hablamos de una enorme cantidad de masa reducida a un puntito infinitesimal, es una situación única en que la densidad es infinita. Esto provoca que las leyes del espacio-tiempo no imperen de manera normal, y por ello se conoce como singularidad del espacio-tiempo.

Radiación de Hawking

Debido a su particular relación con el resto del universo, un agujero negro absorbe la materia que tiene alrededor. Como podemos ver en la siguiente reconstrucción, publicada en 2016 por el Observatorio Europeo Austral, una estrella entra dentro de su campo gravitatorio y empieza a orbitar alrededor del agujero negro hasta que es devorada.

Sin embargo, estos también emiten una cierta radiación. Pero ¿cómo es posible, si aparentemente el agujero negro se lo traga todo? La respuesta la dio Hawking, y para encontrarla hay que descender hasta un nivel cuántico, ya saben, donde cada partícula tiene su antipartícula asociada.

Si pudiéramos observar de forma cuántica el borde de un agujero negro, ese límite a partir del cual la gravedad comienza su escalada al infinito y que se conoce por el nombre de horizonte de sucesos, observaríamos que en ocasiones la gravedad succiona una partícula, por ejemplo un electrón, pero deja escapar a su par, un antielectrón.

Este chorro de partículas que logra emanar del límite de un agujero negro y eventualmente encuentra a otro par que ha surgido en las mismas condiciones forma esa radiación hoy conocida como radiación de Hawking.

Estudios en cosmología: el Big Bang

Pese a la polvareda levantada por una de sus últimas intervenciones sobre qué había antes del Big Bang, Hawking no fue el autor de la teoría, que habría que atribuir en cambio a una miríada de científicos, desde Georges Lemaître a Edwin Hubble o George Gamow.

Sin embargo, la contribución de Hawking en cuanto a cosmología resultó fundamental. Las teorías fueron realizadas durante los primeros años ochenta, cuando también aparecieron otras como las de Alan Guth sobre la inflación cósmica. En definitiva, si el universo empezó con un gran petardazo, es imposible que ahora mismo y desde hace millones de años no se esté expandiendo. Antes, otras teorías hablaban de un universo estacionario.

Hemos mencionado antes que, en el borde de un agujero negro, algunas partículas escapan. ¿Qué ocurre con las otras? Que como tienen una masa negativa se van comprimiendo más y más, aumentando en densidad y también en gravedad, por lo que el destino final de un agujero negro es convertirse en una canica de materia increíblemente concentrada. Un átomo de materia que almacena soles y estrellas, nada menos, a lo largo de eones (en concreto, ‘1 con 67 ceros detrás’ años para un agujero negro con la masa del Sol).

Esto, descubrir que un agujero negro acaba disolviéndose, también es mérito de Hawking, que corrigió la teoría de la relatividad general, que preveía que, dado que nada puede escapar de un agujero negro, su masa solo podía crecer con el tiempo.

El destino final de ese pequeño puntito en que se convierte el agujero negro es explotar con una potencia de millones de megatones. Hawking nos enseñó que, en un momento dado, todo lo que existe en el universo estuvo atrapado en una de estas singularidades espacio-temporales, y que el Big Bang fue simplemente la consecuencia de la explosión de una de ellas.

Por ello es muy llamativo que el mundo se sorprendiera hace unos días con las declaraciones del físico inglés diciendo que sabía lo que sucedió antes del Big Bang. Era, simplemente, una repetición de las teorías que lleva formulando desde principios de los ochenta.

¿Quiere saber más? Lecturas recomendadas

Hawking emitió también esa famosa sentencia de que por cada ecuación matemática que incluyes en un libro, el número de lectores se divide entre dos.

Su libro más conocido, ‘Breve historia del tiempo‘, de 1987, es realmente breve, y lo mejor es que transita desde una fase infantil, de mucha curiosidad y nulo conocimiento, a explicar con detalle qué es y cómo funciona la llamada ‘cuarta dimensión’. Pero si temen encontrarse con un libro excesivamente arduo, una mejor forma de empezar con los libros de Hawking es quizás ‘El Universo en una cáscara de nuez‘, de 2001.

Para saber más sobre él y sus dificultades para avanzar por la vida desde que la ELA le fue diagnosticada, en 2013 publicó su biografía, oportunamente titulada ‘Breve historia de mi vida‘.

Antonio Villarreal
Artículo publicado en El Confidencial