Un hombre feliz que nos ayudó a ver el universo
Durante mi último año en Oxford me di cuenta de que cada vez era más patoso. Fui al médico tras caerme por una escalera, pero lo único que me dijo fue: “Deja la cerveza”.
Me volví más torpe después de mudarme a Cambridge. En Navidad fui a patinar al lago de St. Albans, me caí y no pude levantarme. Mi madre se percató de esos problemas y me llevó al médico de cabecera, que me derivó a un especialista, y poco después de cumplir 21 años ingresé en el hospital para que me examinaran. Estuve internado dos semanas, durante las cuales me hicieron una gran variedad de pruebas. Extrajeron una muestra de músculo del brazo, me colocaron electrodos y luego me inyectaron un líquido radiopaco en la columna vertebral y con rayos X observaron cómo subía y bajaba mientras inclinaban la cama. Después de todo aquello no me dijeron qué tenía, excepto que no era esclerosis múltiple y que era un caso atípico. No obstante, deduje que su previsión era que seguiría empeorando y que lo único que podían hacer era darme vitaminas, aunque yo veía que no esperaban que surtieran mucho efecto. En aquel momento no pedí más información porque era obvio que no tenían nada bueno. El hecho de saber que tenía una enfermedad incurable que probablemente me mataría en unos años supuso una buena sacudida. ¿Cómo podía pasarme algo así? Sin embargo, durante mi estancia en el hospital había visto morir de leucemia en la cama de enfrente a un chico al que conocía vagamente, y no había sido una imagen agradable.
Estaba claro que había gente que estaba mucho peor que yo, ya que por lo menos mi enfermedad no hacía que me encontrara mal. Siempre que siento la tentación de compadecerme de mí mismo, recuerdo a ese chico.
Dado que no sabía lo que me iba a ocurrir ni a qué velocidad avanzaría la enfermedad, me sentía perdido. Los médicos me dijeron que regresara a Cambridge y continuara con la investigación que acababa de empezar sobre relatividad general y cosmología. Sin embargo, no avanzaba porque no tenía mucha formación matemática, y además era difícil concentrarse cuando tal vez no fuera a vivir lo suficiente para terminar el doctorado. Me sentía como una especie de personaje trágico.
Empecé a escuchar a Wagner, pero la información que aparece en algunos artículos de revistas sobre mis excesos con la bebida en aquella época son una exageración. Lo dijeron en una ocasión en un artículo, otros lo copiaron porque así tenían una buena historia y probablemente todo el mundo creía que cualquier cosa que apareciera impresa tantas veces tenía que ser cierta.
Sin embargo, por aquel entonces no dormía del todo bien. Antes de que me diagnosticaran la enfermedad, me aburría mucho la vida, no me parecía que hubiera nada que valiera la pena hacer, pero poco después de salir del hospital soñé que me iban a ejecutar. De pronto me di cuenta de que había muchas cosas que valía la pena hacer si me indultaban. Otro sueño que tuve varias veces era que sacrificaba mi vida para salvar a los demás. Al fin y al cabo, si iba a morir de todas formas, podía hacer el bien (...).
Cuando tenía 21 años y me diagnosticaron ELA, sentí que era muy injusto. ¿Por qué tenía que pasarme a mí? En aquel momento pensé que mi vida había terminado y que jamás desarrollaría el potencial que sentía que tenía. Sin embargo, ahora, cincuenta años después, puedo estar satisfecho con mi vida. Me he casado dos veces y tengo tres preciosos hijos con talento. He tenido éxito en mi carrera científica: creo que la mayoría de los físicos teóricos estarían de acuerdo en que mi predicción de la emisión cuántica desde los agujeros negros es correcta, aunque aún no me haya valido un Premio Nobel porque es muy difícil comprobarla experimentalmente. Por otro lado, he ganado un premio aún más valioso, el Premio de Física Fundamental, concedido por la relevancia teórica del descubrimiento a pesar de que no haya sido confirmado por un experimento.
Mi discapacidad no ha sido un obstáculo serio en mi trabajo científico. De hecho, en cierto sentido, supongo que ha sido una baza: no he tenido que dar clase o enseñar a estudiantes de licenciatura, y no he tenido que asistir a tediosos comités que tanto tiempo quitan. Así que he podido dedicarme por completo a la investigación.
Para mis colegas, soy solo otro físico, pero para el público general probablemente me haya convertido en el científico más conocido del mundo. En parte se debe a que los científicos, Einstein al margen, no son estrellas de rock famosas, y en parte porque encajo en el estereotipo de genio discapacitado. No puedo disfrazarme con una peluca y gafas de sol: la silla de ruedas me delata. El hecho de ser conocido y fácilmente reconocible tiene sus pros y sus contras. Los contras son que puede resultar difícil hacer cosas normales como ir a la compra sin que la gente te asalte para hacerse una fotografía, y que en épocas anteriores la prensa haya mostrado un interés enfermizo en mi vida privada. Sin embargo, los inconvenientes quedan más que compensados por las ventajas. La gente parece verdaderamente encantada de verme. Incluso tuve el público más numeroso cuando fui el presentador de los Juegos Paralímpicos de Londres en 2012.
He tenido una vida completa y satisfactoria. Creo que los discapacitados deberían concentrarse en las cosas que su discapacidad no les impida hacer y no lamentarse por las que no puedan hacer. En mi caso, he conseguido hacer la mayoría de cosas que quería. Visité la Unión Soviética en siete ocasiones. La primera vez fui con un grupo de estudiantes entre los cuales uno, miembro de la Iglesia baptista, quería distribuir biblias en ruso y nos pidió que las entráramos en el país clandestinamente. Lo conseguimos sin que las detectaran, pero cuando estábamos saliendo las autoridades ya habían descubierto lo que habíamos hecho y nos detuvieron durante cierto tiempo. No obstante, acusarnos de entrar biblias clandestinamente habría provocado un conflicto internacional y publicidad desfavorable, así que nos dejaron ir al cabo de unas horas. Las otras seis visitas fueron para ver a científicos rusos que en ese momento no podían viajar a Occidente. Tras la caída de la Unión Soviética, en 1990, muchos de los mejores científicos se fueron a Occidente, así que no he estado en Rusia desde entonces.
También he visitado Japón seis veces, China tres, y he estado en todos los continentes, incluida la Antártida, excepto en Australia. He conocido a los presidentes de Corea del Sur, China, India, Irlanda, Chile y Estados Unidos. He dado una conferencia en el Gran Salón del Pueblo de Beijing y en la Casa Blanca. He estado bajo el mar en un submarino, en un globo aerostático y en un vuelo con gravedad cero, y tengo reserva para viajar al espacio con Virgin Galactic.
Mi primer trabajo demostraba que la relatividad clásica general no funcionaba en las singularidades en el Big Bang y los agujeros negros. Mi trabajo posterior ha demostrado que la teoría cuántica puede predecir lo que ocurre al principio y al final del tiempo. Me lo he pasado en grande estando vivo y dedicándome a la investigación en la física teórica. Soy feliz y he aportado algo a nuestra comprensión del universo.
El espacio, el tiempo y los agujeros negros
Se dice que los hechos son a veces más extraños que la ficción, y esto nunca es más cierto que en el caso de los agujeros negros.
Los agujeros negros son más extraños que cualquier cosa que hayan imaginado los escritores de ciencia ficción, pero están establecidos firmemente como hechos científicos. La comunidad científica fue lenta en percibir que las estrellas masivas podían colapsarse sobre sí mismas, bajo su propia gravedad, y en sopesar cómo se comportarían los objetos que dejaban atrás. Albert Einstein llegó a escribir un artículo técnico en 1939 que sostenía que las estrellas no podían colapsarse bajo la gravedad, porque la materia no podía comprimirse más allá de cierto punto.
Muchos científicos compartieron esa impresión visceral de Einstein. La principal excepción fue el científico estadounidense John Wheeler, que en muchos sentidos es el héroe del asunto de los agujeros negros. En sus investigaciones de los años 50 y 60, hizo hincapié en que muchas estrellas acabarían colapsándose, y señaló los problemas que planteaba esa posibilidad para la física teórica. También predijo muchas propiedades de los objetos en que se convertirían las estrellas colapsadas, esto es, de los agujeros negros.
David Shukman: La expresión “agujero negro” es bastante simple, pero es difícil imaginar uno ahí afuera en el espacio. Piensa en una alcantarilla gigante en la que el agua cae en movimiento espiral. Cuando algo se desliza por el borde de la alcantarilla –el llamado “horizonte de sucesos”–, no tiene forma de regresar. Como los agujeros negros son tan poderosos, incluso la luz resulta tragada, de modo que no podemos verlos, en realidad. Pero los científicos saben que existen porque desgarran a las estrellas que se acercan demasiado a ellos, y porque pueden enviar temblores por el espacio. Fue una colisión entre dos agujeros negros, hace más de mil millones de años, lo que disparó las llamadas “ondas gravitatorias”, cuya reciente detección ha sido un logro científico de enorme importancia.
—Durante la mayor parte de la vida de una estrella normal, a lo largo de muchos miles de millones de años, la estrella soporta su propia gravedad gracias a la presión térmica, causada por los procesos nucleares que convierten el hidrógeno en helio.
DS: La NASA describe las estrellas como una especie de ollas a presión. La fuerza explosiva de la fusión nuclear dentro de ellas crea la presión hacia afuera, que es contenida por la gravedad, que tira de todo hacia dentro.
—Al final, sin embargo, la estrella agotará su combustible nuclear. Ahora se contraerá. En algunos casos, puede ser capaz de mantenerse como una estrella “enana blanca”. Sin embargo, Subrahmanyan Chandrasekhar mostró en 1930 que la masa máxima de una estrella enana blanca es de unas 1,4 veces la del Sol. El físico soviético Lev Landau calculó una masa máxima similar para una estrella hecha enteramente de neutrones.
DS: Las enanas blancas y las estrellas de neutrones son antiguos soles que ya han quemado todo su combustible. Al carecer de una fuerza que trabaje para inflarlas, nada puede evitar que su tirón gravitatorio las encoja, y se han convertido en uno de los objetos más densos del universo. Pero en la clasificación de las estrellas, estas son relativamente pequeñas, y ello implica que carecen de la fuerza gravitatoria suficiente para colapsarse por completo. Por eso, lo que más interesa a Stephen Hawking y otros es lo que les pasa a las mayores estrellas cuando alcanzan el final de su vida.
—Entonces, ¿cuál sería el destino de las innumerables estrellas con una masa mayor que una enana blanca o una estrella de neutrones cuando han agotado su combustible nuclear? El problema fue investigado por Robert Oppenheimer, que se hizo famoso más tarde por la bomba atómica. En un par de artículos de 1939, con George Volkoff y Hartland Snyder, mostró que una estrella así no podría mantenerse por presión hacia afuera y que, si sacas la presión del cálculo, una estrella uniforme con simetría esférica se contraería hasta un solo punto de densidad infinita. Ese punto se llama “singularidad”.
DS: Una singularidad es lo que obtienes cuando una estrella gigante se comprime hasta un punto inimaginablemente pequeño. Este concepto ha sido un tema decisivo de la carrera de Stephen Hawking. No solo se refiere al final de una estrella, sino también a una idea mucho más fundamental sobre el punto de partida para la formación del universo entero. Fue el trabajo matemático sobre esto lo que procuró a Hawking reconocimiento mundial.
—Todas nuestras teorías sobre el espacio se formulan bajo la suposición de que el espacio-tiempo es liso y casi plano, de modo que todas se deshacen en la singularidad, donde la curvatura del espacio-tiempo es infinita. De hecho, la singularidad marca el final del propio tiempo. Esto es lo que Einstein encontraba tan inaceptable.
DS: La teoría de la relatividad general de Einstein dice que los objetos distorsionan el espacio-tiempo que los rodea. Imagina una bola de petanca sobre una cama elástica, que cambia la forma del material y hace que los objetos más pequeños se deslicen hacia ella. Así es como se explica el efecto de la gravedad. Pero, si las curvas del espacio-tiempo se hacen más y más profundas, y en último término infinitas, las reglas habituales del espacio y el tiempo dejan de aplicarse.
—Entonces, llegó la Segunda Guerra Mundial. La mayoría de los científicos, incluido Robert Oppenheimer, volvieron su atención a la física nuclear, y el asunto del colapso gravitatorio quedó más bien olvidado. El interés en el tema se reavivó con el descubrimiento de unos objetos distantes llamados cuásares.
DS: Los cuásares son los objetos más brillantes del universo, y tal vez los más lejanos que se han detectado hasta ahora. Su nombre es una abreviatura de “fuentes de radio cuasi-estelares”, y se cree que son discos de materia que giran alrededor de agujeros negros.
—El primer cuásar, 3C273, se descubrió en 1963. Pronto se descubrieron muchos otros cuásares. Eran brillantes pese a estar muy lejanos. Los procesos nucleares no podían explicar su producción de energía, porque solo liberan una minúscula fracción de su masa en reposo como energía pura. La única alternativa era la energía gravitatoria, liberada por colapso gravitatorio. Así que el colapso gravitatorio de las estrellas había sido redescubierto. Para entonces ya estaba claro que una estrella esférica uniforme se contraería hasta un punto de densidad infinita, una singularidad. Las ecuaciones de Einstein no funcionan en una singularidad. Esto implica que, en ese punto de densidad infinita, no se puede predecir el futuro, lo que significa a su vez que algo extraño puede ocurrir cada vez que se colapsa una estrella. No nos afectaría que fallara la predicción si las singularidades estuvieran desnudas, es decir, si no estuvieran blindadas del exterior.
DS: Una singularidad “desnuda” es una situación teórica en la que una estrella se colapsa, pero no se forma un horizonte de sucesos a su alrededor, de modo que la singularidad sería visible.
Cuando John Wheeler introdujo el término “agujero negro”, en 1967, sustituyó la denominación anterior, que era “estrella congelada”. El término acuñado por Wheeler subrayaba que los restos de las estrellas colapsadas tienen interés por sí mismos, con independencia de cómo se formaron. El nuevo nombre cuajó enseguida. Sugería algo oscuro y misterioso. Pero los franceses, al ser franceses, vieron ahí un significado más subido de tono. Se resistieron durante años al término trou noir, aduciendo que era obsceno. Pero aquello fue algo así como tratar de resistirse a decir le weekend, o cualquier otra invención del franglish. Al final tuvieron que rendirse. ¿Quién puede oponerse a un nombre tan ganador? Desde afuera, no puedes decir qué hay dentro de un agujero negro. Puedes tirar televisores, anillos de diamantes e incluso a tus peores enemigos a un agujero negro, y todo lo que el agujero negro recordará es la masa total, el estado de rotación y la carga eléctrica. John Wheeler es conocido por expresar este principio como “un agujero negro no tiene pelo”. Para los franceses, esto no hizo más que confirmar sus sospechas.
