Stephen Hawking, 1942–2018

Stephen Hawking, físico de renombre, famoso comunicador científico e inspiración general, falleció a la edad de 76 años.

Stephen Hawking habla a una multitud en la Northeastern University en 1991.
Ciencia y Tecnología : Kelly Beatty

El profesor Stephen William Hawking falleció en la mañana del 14 de marzo de 2018, en la comodidad de su hogar en Cambridge, Reino Unido. Tenía 76 años.

El físico convertido en icono internacional pasó décadas desafiando las expectativas después de su diagnóstico de 1963 con la enfermedad de Lou Gehrig. Vivió una vida notablemente plena, con una brillante carrera en comunicación de física y ciencias, y le sobreviven tres hijos, Robert, Lucy y Timothy, y tres nietos.

Hawking nació el 8 de enero de 1942 en Oxford, Inglaterra. Aunque exhibió inteligencia natural (sus amigos de la escuela lo apodaron "Einstein"), no se aplicó en sus primeros años, generalmente en el extremo inferior de sus clases. Pero la ciencia lo intrigó y lo dejó con hambre de comprender el universo. Ese temprano interés sirvió como inspiración que lo llevó a recibir una beca en el University College Oxford, donde estudió física y se graduó con honores. Continuó sus estudios de posgrado en la Universidad de Cambridge, donde estudió cosmología y en 1966 publicó una tesis titulada "Propiedades de los universos en expansión". Hawking se convirtió en investigador en Cambridge después de graduarse y permaneció como becario por el resto de su vida. .

Sin embargo, fue durante este período de tiempo, en 1963, cuando a los 21 años Hawking fue diagnosticado con esclerosis lateral amiotrófica (ELA, también conocida como enfermedad de Lou Gehrig). La ELA es una enfermedad de las neuronas motoras, un grupo de trastornos que afectan los nervios del cerebro y la médula espinal. A medida que los músculos del cuerpo dejan de recibir mensajes del cerebro, se debilitan y se desgastan.

El diagnóstico fue devastador, ya que a Hawking le dijeron en ese momento que tendría uno, quizás dos años de vida después del inicio de los síntomas. Décadas más tarde, los médicos se están dando cuenta de que la enfermedad parece progresar de manera diferente en pacientes más jóvenes. Sin embargo, Hawking continuó sorprendiendo a la comunidad médica hasta el final: "No conozco a nadie más que haya sobrevivido con [ALS] durante tanto tiempo", dijo Nigel Leigh, profesor de neurología clínica en el King's College de Londres, al British Medical Journal. en 2002.

Sin embargo, en lugar de retrasarlo, el diagnóstico solo lo estimuló. Hawking se centró en su investigación más que nunca. En su éxito de ventas Breve historia del tiempo, Hawking señaló que en 1965, "... habían pasado dos años y yo no estaba mucho peor". De hecho, las cosas me iban bastante bien. . . "

De hecho, ese año Hawking estaba comprometido para casarse con una "chica muy agradable" llamada Jane Wilde, a quien había conocido en una fiesta universitaria en 1962. Al necesitar un trabajo y, por lo tanto, primero un doctorado, estaba buscando una idea de tesis. cuando se encontró con el trabajo de Roger Penrose (entonces en el Birkbeck College de Londres). Penrose había usado fórmulas matemáticas para mostrar que una estrella que colapsó bajo su propia gravedad debe convertirse en una singularidad en el espacio-tiempo. Hawking no tardó mucho en lanzar estas ecuaciones hacia atrás en el tiempo, lo que demuestra que el universo en expansión debe haberse originado en una singularidad del Big Bang.

Agujeros negros: no tan negros

El interés de Hawking en las singularidades lo condujo naturalmente a los agujeros negros. Incluso cuando ALS lo puso en una silla de ruedas en 1969, Hawking estaba reconstruyendo las ideas detrás de la idea que le ganó fama: la radiación de Hawking.

Hawking se topó con la idea de agujeros negros no tan negros mientras discutía en contra de una idea planteada por Jacob Bekenstein, un estudiante de Princeton. La segunda ley de la termodinámica nos dice que el trastorno de cualquier sistema cerrado aumenta con el tiempo. Las ecuaciones de la relatividad general también nos dicen que el horizonte de eventos de un agujero negro, el radio que mide el `` punto de no retorno '' alrededor de la singularidad, solo crece a medida que un agujero negro se alimenta de materia. Entonces Bekenstein propuso que el horizonte de eventos de un agujero negro era una medida de su entropía, ya que ambos crecen con el tiempo. En 1972 Hawking argumentó que esta relación no podía ser cierta, ya que los agujeros negros no irradian. Como señala en Una breve historia del tiempo, al escribir este documento, estaba motivado en parte por la irritación con Bekenstein.

Hawking pronto se dio cuenta de que solo los agujeros negros irradian, y de una manera que está exactamente en línea con la segunda ley de la termodinámica. En 1974, Hawking formalizó esta comprensión al relacionar las singularidades de la relatividad general con la noción peculiar en la mecánica cuántica de que un vacío no está vacío. Más bien, lo que parece ser un espacio vacío es, gracias a la incertidumbre cuántica, en realidad un baño de partículas virtuales que existen por una fracción de segundo. Las partículas no pueden venir de la nada, por lo que estas partículas virtuales vienen en pares, una con energía positiva y otra con energía negativa.

De lo que Hawking se dio cuenta fue que en presencia de un agujero negro, el inmenso campo gravitacional prestará energía a estas partículas de vacío, haciéndolas reales. Si uno cae en el agujero negro, su compañero puede escapar. Para un observador distante, la partícula una vez virtual parecerá emanar del propio agujero negro. Y el agujero negro en sí mismo parecería perder un poco de masa.

La radiación de Hawking ocurre cuando dos partículas virtuales aparecen cerca del horizonte de eventos de un agujero negro. La gravedad de la marea del agujero negro separa al par, aumentando su energía de modo que se conviertan en partículas reales de larga vida. Si una partícula cae en el agujero negro, la otra puede escapar, llevándose parte de la energía / masa del agujero negro.
Ciencia y Tecnología: Gregg Dindermann

Extrañamente, esta radiación de Hawking depende de la masa del agujero negro de la manera opuesta a la que pensarías: un agujero negro de masa estelar tardaría 10 66 años en evaporarse, solo un poco más que la edad de el universo (que es 10 10 años, más o menos). Solo los agujeros negros microscópicos, quizás primordiales, podrían ser detectados por su radiación Hawking teóricamente, de todos modos, ya que aún no se ha hecho.

Pero la radiación de Hawking no era tan importante para las observaciones prácticas como para lo que significaba para la física en general. Los agujeros negros pueden alimentarse de cualquier tipo de materia, gas, estrellas, fregadero de la cocina, por lo que contienen una cantidad increíble de información. Como me dijo Hawking durante la inauguración de la Iniciativa del Agujero Negro de la Universidad de Harvard en abril de 2016, [Los agujeros negros] son ​​los discos duros más eficientes del universo. Toda la información en los bancos de datos de Google se almacenaría en un agujero negro de menos de una millonésima de millonésima de pulgada. Exactamente cómo son capaces de almacenar tanta información es uno de los grandes misterios del universo que ahora estamos trabajando muy duro para desentrañar. Sin embargo, si la radiación de Hawking es real, todos esos datos eventualmente se envían Un mar de partículas sin información. En otras palabras, los agujeros negros pueden destruir la información misma. Esta idea, que Hawking publicó en 1981, generó mucha más controversia que la idea de la radiación de Hawking. Incluso ahora, los físicos todavía están luchando por comprender las implicaciones, no solo para los agujeros negros, sino también para los preceptos básicos detrás de la mecánica cuántica y la relatividad general.

Fama y el futuro

En 1985 Hawking sufrió una infección que condujo a una traqueotomía, un procedimiento que le salvó la vida pero le costó la capacidad de hablar. Se volvió completamente dependiente de un sistema de voz computarizado, primero controlado por sus dedos y en 2008, cuando el nervio que permitía que sus pulgares se movieran se degradó, un músculo en su mejilla.

Estos contratiempos no lo retrasaron: en 1988, publicó Una breve historia del tiempo, una encuesta sobre las complejidades de la relatividad general, la mecánica cuántica y el origen y la estructura del universo. Permaneció en la lista de los más vendidos del Sunday Times durante 237 semanas, y se estima que vendió 10 millones de copias en más de 40 idiomas. Las descripciones claras, a menudo ingeniosas, de conceptos fundamentales le otorgaron fama internacional, y más tarde hizo apariciones especiales en Star Trek: The Next Generation en 1993 y The Big Bang Theory en 2012, además de aparecer en la Ceremonia de Apertura de los Juegos Paralímpicos de Londres 2012 .

Su vida personal se volvió tumultuosa después de su fama: se separó de Jane, su esposa de 25 años en 1990, y se divorciaron en 1995. Se casó con su única enfermera, Elaine Mason, el mismo año, pero se divorciaron en 2006. Sin embargo, Jane y Stephen Hawking mantuvieron una buena relación de trabajo. La autobiografía de Jane, titulada Travelling to Infinity: My Life with Stephen, dio como resultado la película de 2014 que celebra la vida de Hawking, The Theory of Everything . Eddie Redmayne ganó un Oscar por su papel de Hawking.

La fama puede haber traído algunas turbulencias a la vida de Hawking, pero también trajo sus ventajas. El 26 de abril de 2007, Hawking tuvo la oportunidad de volar el KC-135 de la NASA, un avión modificado llamado con cariño el Vomit Comet, para lograr cuatro minutos de ingravidez.

"La posibilidad de flotar libremente en cero g será maravillosa", dijo Hawking durante una conferencia de prensa previa al vuelo. "Quiero demostrarle al público que cualquiera puede participar en este tipo de experiencia sin peso".

Stephen Hawking disfrutó de gravedad cero durante un vuelo a bordo de un avión Boeing 707 modificado conocido como KC-135, o más popularmente, el Vomit Comet.
NASA

De hecho, en sus últimos años, Stephen Hawking comenzó a abogar por que la humanidad se mudara a las estrellas, en gran parte debido a sus preocupaciones sobre el calentamiento global, la superpoblación y las epidemias, sin mencionar el aumento de la "inteligencia artificial". Como parte de su defensa, Hawking ayudó a lanzar Iniciativas Breakthrough en 2015 y fue miembro de la junta directiva de Breakthrough Starshot, un proyecto fundado en 2016 con diseños para visitar el sistema estelar más cercano, Alpha Centauri.

En el lanzamiento de Breakthrough Starshot, Hawking habló de trascender los límites y dijo: "La naturaleza nos clava al suelo. Pero acabo de volar a América. La naturaleza me prohíbe hablar. [Pausa.] Pero aquí estoy ".

Amigos y colegas han homenajeado hoy a Stephen Hawking. Neil de Grasse Tyson dijo en Twitter: “Su fallecimiento ha dejado un vacío intelectual a su paso. Pero no está vacío. Piense en ello como un tipo de energía de vacío que impregna el tejido del espacio-tiempo que desafía la medida. Stephen Hawking, RIP 1942-2018 ".

El administrador interino de la NASA, Robert Lightfoot, también emitió una declaración, diciendo: “Hoy, el mundo perdió un gigante entre los hombres, cuyo impacto no puede ser exagerado. . . . Su pérdida se siente en todo el mundo por todo lo que inspiró con su trabajo y su historia personal de perseverancia ".

Pero quizás sea mejor que nos quedemos con las palabras del propio Hawking, un apasionado defensor de la comprensión de las leyes universales que nos gobiernan a todos.

“Quiero compartir mi entusiasmo y entusiasmo por esta búsqueda. Así que recuerda mirar hacia arriba a las estrellas y no hacia abajo a tus pies. Intenta dar sentido a lo que ves y pregúntate qué hace que exista el universo. Sea curioso y, por muy difícil que parezca la vida, siempre hay algo que puede hacer y tener éxito. Es importante que no te des por vencido ”.