Pensándolo bien...

Nació Hawking en Oxford, en 1942 y falleció en Cambridge en 1918. Nada menos que 76 años alcanzó esta figura señera de la Física teórica británica y universal. Obtuvo la Licenciatura en Física en 1962, con solo 20 años, en el University College de Oxford. En 1963 cae practicando patinaje sobre hielo y le detectan la enfermedad degenerativa ELA, que arrastraría el resto de su vida, aunque le diagnosticaron que duraría muy poco tiempo. Su brillante inteligencia y su dedicación a la Ciencia no sufrió merma alguna y sus imitaciones físicas no le afectarían a la actividad intelectual. Pretendió trabajar con el autor de la Teoría del Estado estacionario, Fred Hoyle, que no lo aceptó, lo que supuso un impulso en otra dirección y no en la de Hoyle que se demostró con el descubrimiento de la radiación de fondo del Universo, que era equivocada. El 15 de Octubre de 1965 presentó su Tesis doctoral y centró sus investigaciones en la teoría de la relatividad general y particularmente en los agujeros negros que iniciara Oppenheimer en 1939.

Contemplo su Tesis doctoral y siento la emoción de estar frente a un documento excepcional de un científico extraordinario. Dice en el preámbulo que examina algunas implicaciones y consecuencias de la expansión del universo. Ya desde el comienzo señala que esta expansión le crea graves dificultades a la teoría de la gravitación de Hoyle-Narlikar. Introduce haciendo uso de la teoría de perturbaciones, la expansión isotrópica del Universo, concluyendo que las Galaxias no puedes ser el resultado del crecimiento de perturbaciones, que originalmente fueron pequeñas. También investiga la propagación y absorción de radiación gravitacional. Emplea el método de la expansión asintótica para estudiar la radiación gravitacional en un Universo en expansión. Analiza la aparición de singularidades en los modelos cosmológicos, demostrando que la singularidad es inevitable, cuando se satisfacen ciertas condiciones generales.

Es emocionante recorrer visualmente el ejemplar de la Tesis, escrita con máquina de escribir, y las copias se obtendrían con papel carbón, La máquina que debió usar es anterior a la de cabezales que fabricó IBM, que tenía diferentes tipos de letra que se cambiaba con facilidad. Para que algunos que vivieron la época se sitúen en la escena, la maquina debió ser un tipo de Lexicon, incluso Pluma, de Olivetti. Las ´fórmulas están escritas a mano en los huecos que deja en la escritura. Son los sesenta del siglo pasado. Gratos recuerdos de los que participamos en gestas de calibre parecido. No éramos conscientes de que luchábamos contra los elementos. Poca información, pocos medios, mucha voluntad y mucho trabajo. Todo esto me rememora la Tesis de Hawking.

La idea de que el Universo está en expansión tenía un origen reciente. Las Cosmologías que se habían formulado participaban todas de una componente esencialmente estacionaria e incluso Einstein en la teoría de la relatividad, que fue la base de lo modernos desarrollos en Cosmología, aceptó de forma natural sugerir un modelo estático del Universo. Pero presentaba muchas dificultades un Universo estacionario que venía desde tiempo infinito. Si las estrellas hubieran estado irradiando energía desde el infinito hasta entonces, hubieran requerido suministro de energía para ello. El flujo de radiación sería infinito. Si el suministro solamente fuera limitado, el Universo habría alcanzado el equilibrio térmico, que no era el caso. Dice Hawking que esto ya lo planteó Olbers, pero que no fue capaz de sugerir la solución. E descubrimiento de Hubble de la recesión de las nebulosas hizo abandonar el modelo estático en favor del modelo en expansión. Las alternativas que analiza Hawking son: que el universo se expande desde un estado de alta densidad hace un tiempo finito, que es el denominado modelo Big-Bang o que la expansión presente, puede haber ido precedida de una contracción, que a su vez pudo haber ido precedida de otra expansión, que es el denominado modelo oscilante o modelo rebotador o de rebote. Sin embargo, éste ultimo modelo adolece de las mismas dificultades desde el punto de vista de la entropía, que el modelo estático. Otra alternativa es que la expansión pudo haber tenido lugar a la misma velocidad durante un tiempo infinito, lo que implica considerar una creación continua de materia en orden a evitar que la expansión reduzca la densidad a cero.  Esto es lo que da lugar al modelo del estado estacionario que, aunque se expande, presenta la misma apariencia siempre.

Las primeras cosmologías sitúan al hombre en el centro del universo, pero desde el tiempo de Copérnico, ya sabemos que habitamos un planeta de tamaño medio que orbita alrededor de una estrella de tamaño medio situada cerca del borde de una galaxia de tamaño medio. En estos momentos como ahora, no podemos pretender ocupar una posición especial. Sin embargo, las observaciones parecen indicar que, dentro del error experimental, que las Galaxias tienen una distribución isotrópica en torno a nosotros. Persuadidos de que no ocupamos ninguna posición especial, la distribución debe ser isotrópica en cualquier punto, lo que conlleva homogeneidad espacial, también. Naturalmente hablamos de homogeneidad espacial a gran escala, porque localmente habrán desviaciones de ambas. Utiliza la ecuación de Robertson y Walker para la métrica de este modelo y con ella, evidencia que el modelo de Hoyle-Narlikar es incompatible con una métrica de este tipo. Considera una perturbación con una aproximación linealizada y la radiación gravitacional la considera en un modelo que es compatible con la ecuación de Robertson-Walker.

Ciertos modelos de Robertson-Walker poseen horizontes, que son de dos tipos: horizontes de partículas y horizontes de eventos. Se denomina horizonte de partículas existe, cuando el cono de luz pasado del observador no intersecta la línea del mundo de ninguna partícula del universo o la línea del mundo extendida en el caso de las partículas creadas. El modelo de Einstein – De Sitter es un ejemplo de este caso. Este es el modelo del Big-Bang que cumple con la ecuación de Einstein y contiene materia cuya presión es mayor que menos un tercio la densidad. Por otro lado, existe un horizonte de eventos cuando hay eventos que un observador dado, nunca verá. El modelo del estado estacionario es un ejemplo de horizonte de eventos. Los trató Hawking con la ocurrencia de singularidades del espacio-tiempo, conectadas con la topología.

Una enfermedad atroz pudo con su cuerpo, bueno es un supuesto, porque falleció a una edad a la que muchos otros, por procesos naturales llegan. Fue diagnosticado con un tiempo limitado de vida en 1963. Menos mal que los pronósticos médicos son así. Nos legó ideas profundas y poderosas que contribuyeron a poner en escena aspectos decisivos para comprender algo más el Universo. La genialidad reside en el cerebro, está claro y, a veces, ni las más dramáticas condiciones corporales son capaces de doblegarlo. Un buen ejemplo.