Stephen Hawking, el genial físico fallecido esta noche, declaró en una entrevista que quería ser recordado por sus contribuciones al estudio de los agujeros negros, más que por haber aparecido en un episodio de 'Los Simpson'. Aunque sean menos populares que sus apariciones mediáticas, sus teorías son lo que realmente le ha convertido en uno de los físicos más destacados del siglo XX.
"Fue como un piloto de aviones de combate, que los testea llevándolos a sus límites. De la misma forma, llevó al extremo la teoría de la relatividad, para ver cómo dejaba de funcionar y qué se puede aprender de ello. Y la juntó con la mecánica cuántica, enseñando cómo chocan entre sí en situaciones de singularidad", afirma Licia Verde, investigadora ICREA del Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICC-UB), que coincidió con Hawking en congresos y seminarios en Cambridge.
Las singularidades y el Big Bang
El estudio de las singularidades de la teoría de la relatividad de Einstein -situaciones en las cuales los cálculos dan como resultado infinito y la teoría entra en crisis- protagonizó los primeros trabajos de Hawking, en las décadas de 1960 y 1970 en Cambridge, en colaboración con otro importante físico, Roger Penrose.
"Demostraron que el Big Bang solo pudo ser una singularidad, que el Universo tuvo un comienzo que las ecuaciones no pueden describir, para entender el cual no basta la teoría de Einstein", explica Roberto Emparan, investigador ICREA de la UB.
Hawking investigó otra manifestación de dichas singularidades: los agujeros negros, unos objetos en los cuales la gravedad es tan fuerte que ni tan solo la luz puede escapar de ellos. Junto con George Ellis, dedujo de esa premisa importantes conclusiones sobre las propiedades de los agujeros negros.
La evaporación de los agujeros negros
"Su contribución sucesiva, fue introducir la mecánica cuántica en la teoría de los agujeros negros", explica Cristiano Germani, investigador del ICC-UB que hizo su posdoctorado en Cambridge bajo la dirección de Hawking entre el 2003 y el 2006. Relatividad y cuántica son las dos grandes teorías físicas del siglo XX. La primera funciona bien para explicar la gravitación de los objetos macroscópicos, mientras la segunda es ideal para interpretar el comportamiento de los objetos microscópicos. Sin embargo, el encaje entre las dos teorías sigue fallando, especialmente en situaciones extremas como el Big Bang y los agujeros negros.
La unión de las dos teorías llevó a Hawking a concluir en 1974 que había algo que sí conseguía escaparse de los agujeros negros, la llamada radiación de Hawking. "En otras palabras, los agujeros negros no son del todo negros: emiten algo", explica Emparan. A medida que emiten esta radiación, esos objetos se deshacen, en un fenómeno que el físico bautizó como evaporación de los agujeros negros.
"La evaporación es lentísima y la radiación es menor que la radiación del universo, así que su teoría no está confirmada experimentalmente, pero es ampliamente aceptada, al menos para describir lo que le debe ocurrir a un agujero negro joven, acabado de formar", afirma Germani.
La paradoja informacional
Las deducciones de Hawking no se pararon allí, y alcanzaron lo que sigue siendo un misterio: la paradoja informacional de los agujeros negros. "Imaginemos que un agujero negro sea el producto de una estrella, con ciertas propiedades, cierto número de partículas, etcétera. Cuando se evapore, analizando la radiación emitida, se debería poder llegar a la información sobre su origen. Hawking concluyó que no se podía", explica Germani.
Este resultado es desconcertante, porque la física tiene como premisa implícita que la información puede desordenarse, pero no desparecer. "Puedes desmenuzar la enciclopedia británica y puede ser muy difícil reconstruirla; sin embargo, no debería ser imposible en principio", explica Emparan.
Cuando una teoría, aplicada a un fenómeno, genera paradojas de este tipo, eso suele apuntar a que ha dado de sí todo lo que podía y es necesario desarrollar otras nuevas. Aunque Hawking matizó la paradoja en el 2004, la cuestión sigue abierta.
Al margen de sus contribuciones históricas, Hawking aportó ideas y teoremas en los ámbitos más distintos, como por ejemplo sobre la radiación de fondo, testigo del Big Bang difundido por todo el Universo. Hasta hace pocos días, seguía defendiendo en la televisión su teoría más atrevida sobre el origen cuántico del Universo.
