Entre los libros más complejos que he podido leer hasta ahora está el de Agujeros negros y pequeños universos del recientemente fallecido físico teórico Stephen Hawking.
Este libro lo regalé a mi esposo, quien es un fan de la astro física, y me aproveche de leerlo cuando él no lo hacía.
Comentarios acerca del libro.
The Wall Street Journal lo ha calificado como un libro:
“Sucinto, reveleador y – considerando la incomprensible naturaleza de la cosmología moderna- notablemente fácil de leer.”
Coincido completamente con esa descripción, pues a pesar de lo complejo del texto, el buen Stephen se encargó de transmitir de una forma más sencilla sus conocimientos a los ciudadanos promedio como yo, que con dificultades pasamos los cursos de física en la Universidad.
¿De qué va este libro?
Este libro vió la luz en 1993 y según las palabras del propio Hawking es una colección de textos personales escritos entre 1976 y 1992. Incluye un poco de su autobiografía y también su intento por explicar a través de la filosofía de la ciencia el interés que siente por el universo.
¿Eres de los que considera que el ser humano nunca podrá resolver los misterios del universo o bien eres de los que piensa que seremos capaces de descubrir de forma precisa cómo se creó el universo y por ende cómo fuimos creados nosotros? Si ahora no tienes una opinión quizás al final de revisar este texto si la tendrás.
Galileo y Newton iniciaron una revolución científica hace varios siglos demostrando que algunas áreas del universo se hallan gobernadas por leyes matemáticas precisas. Es a esa investigación a la que debemos hacerle justicia y quizás sea bueno no perder la esperanza de llegar a una comprensión absoluta de nuestro universo al obtener una teoría completa de cómo fue creado y cómo funciona. Al menos visualizando ese horizonte podremos seguir avanzando.
A lo largo de Catorce capítulos conocerás más a fondo a Stephen Hawking y sus teorías del universo. Como son textos que se construyeron en diferentes años algunos conceptos no llevan continuidad o incluso se repiten explicándose de diferente forma. Con todo y esto te aseguro que al terminarlo tu entendimiento del universo será mejor de lo que hasta ahora es.
A continuación les presento una explicación de lo que me pareció más trascendental de los Catorce capítulos:
Uno: Niñez
Hawking nació el día 8 de Enero, el mismo día que mi ahijado Daniel Vázquez y 300 años después de la muerte de Galileo. Hijo de un médico británico y de una secretaria escocesa. Fue el primogénito de la familia y tuvo 3 hermanos más.
Desde niño le apasionaban los trenes (ahora sé que el personaje de Sheldon Cooper de la serie “The Big Bang Theory” seguro se inspiró en esa característica de Hawking, ya que también ama los trenes). También le encantaban los barcos y los aviones. Todas estas pasiones venían como el mismo lo menciona de “su ansia de saber cómo funcionaban las cosas y la manera de controlarlas”.
En este capítulo conocerás más detalles muy interesantes de la niñez y la adolescencia del autor que sin duda influyeron notablemente en la que sería su personalidad tan peculiar.
Dos: Oxford y Cambridge
Imagínate la posibilidad de estudiar en las universidades más prestigiosas del mundo… Stephen Hawking logró hacerlo.
La experiencia de Stephen en Oxford.
A los 17 años concursó por una beca y logró ingresar a Oxford. Pero resulta que en Oxford la mayoría de los estudiantes e incluso él tenían una actitud contraria al trabajo y esfuerzo en el estudio, era algo así como que deberías “brillar sin esfuerzo” e ir saliendo sólo con tu inteligencia nata sin dedicarle tiempo para perfeccionar tus destrezas.
Luego de un examen logró obtener su pase a Cambridge, por la atracción que vieron en él por la investigación y fue entonces que decidió estudiar física teórica y más específico adentrarse en el estudio de la Cosmología (el estudio de lo muy grande).
¿Qué provocó un cambio significativo en la actitud de Stephen?
El haber obtenido el pase a Cambridge no fue lo único que lo hizo cambiar de actitud, realmente lo hizo cuando se dio cuenta de que tenía una enfermedad motriz, esclerosis lateral amiotrófica (ELA) o enfermedad de las neuronas motrices. Aquí la reflexión del autor:
“Cuando uno se enfrenta a la posibilidad de una muerte temprana, llega a comprender el valor de la vida y que son muchas cosas las que quiere hacer”.
¿Qué más de la historia de Hawking conocerás en el capítulo?
En este capítulo conocerás más las motivaciones que llevaron a Hawking a enfrentar su enfermedad, cómo conoció a su primera esposa Jane Wilde y empezaras a saber sobre el trabajo más importante del que se hizo cargo durante sus primeros años como físico teórico: el estudio de singularidades, y determinar por qué las galaxias se expanden.
Su investigación (junto a Roger Penrose) demostró que las estrellas se contraerían hasta alcanzar una singularidad de densidad infinita que significaría el final del tiempo para esa estrella y todo lo que formara parte de ella. La luz no podría escapar del campo gravitatorio de la singularidad, esa región fue bautizada como “agujero negro” y su frontera sería “el horizonte de sucesos”. En los siguientes capítulos entenderás un poco más de estos conceptos.
Tres: Mi experiencia con la ELA.
¿Qué siente al padecer esclerosis lateral amiotrófica? Es una pregunta que constantemente le hacían a Hawking y me agrada mucho que comentaba que trataba de llevar una vida normal dentro de lo posible y de no pensar demasiado en lo que no podía hacer (que a juzgar de él eran pocas cosas).
En la Universidad había tenido una o dos caídas sin razón aparente y detectaba cierta torpeza en sus movimientos. Le hicieron una variedad de pruebas para determinar que su caso era atípico.
¿Se puede rescatar algo de esta terrible enfermedad?
Lo positivo del asunto es que Stephen Hawking sacó la mejor lección de lo difícil de su enfermedad y lo convirtió en un amor por la vida. Enfrentó sus emociones y se sintió afortunado por lo que aún conservaba, así que aprovechó sus recursos al máximo en lugar de lamentarse por lo que le faltaba.
En este capítulo el autor nos describe con más detalle lo afortunado que fue al poderse comprometer en matrimonio, obtener beneficios económicos gracias a las investigaciones que realizaba y ser padre, todo esto a pesar de estar en medio de la enfermedad. También los retos por los que tuvo que pasar en su matrimonio y las herramientas de las que se valió para comunicarse luego de perder la voz por completo como consecuencia de su enfermedad y otras complicaciones.
Cuatro: Actitudes del público ante la ciencia.
Coincido demasiado en el punto de vista que muestra en este capítulo Stephen Hawking sobre la actitud de la gente ante la ciencia.
Creo que una buena razón por la que el autor decidió crear este libro en un lenguaje más sencillo para el público en general es porque estaba convencido de que como sociedad democrática la gente debería tener un entendimiento básico de la ciencia para poder tomar decisiones informadas y no dejar todo en manos de expertos.
La escuela nos ayuda a formarnos de manera básica en ciencias, pero los cambios ocurren tan vertiginosamente y los contenidos escolares tardan tanto en actualizarse que es imposible mantenernos a la par. Queda la posibilidad de leer artículos científicos o libros, pero un porcentaje muy bajo de la población lo hace. La forma más masiva de llegar a las personas fue durante muchos años a través de programas televisivos de ciencias y en la actualidad lo es a través de Internet y las muchas plataformas que existen.
El involucramiento de cada uno ayudará a llegar a una comprensión más profunda de los problemas que sufrimos (guerras, cambio climático, armas nucleares, producción de alimentos, sobreexplotación de recursos, etc.) y cómo contribuir a la prevalencia de la especie humana.
Cinco: Historia de una Historia.
En este capítulo Stephen nos narra la buena aceptación que tuvo su primer libro Historia del tiempo, que en total estuvo 237 semanas en el Sunday Times de Londres y fue inscrito en el record Guinness por haber logrado el mayor número de menciones en la lista. El libro se tradujo a más de 40 idiomas. Estos datos son los más actuales que encontré.
En las líneas de este capítulo nos narra cómo consiguió un agente literario, a través del cual conectó con Bantan una editorial orientada al mercado popular, ya que el deseo de Stephen Hawkings era que sus libros incluso se vendieran en los quioscos de los aeropuertos.
También nos cuenta cómo el editor Peter Guzzardi lo orilló a redactar de nuevo casi la obra completa, para que fuera más sencilla la comprensión de la misma a los lectores no científicos. A pesar de la dificultad el resultado fue un libro mucho mejor construido.
¿Cuál fue la razón de que el libro se vendiera tanto?
Hawking resume lo que dijeron otros sobre su libro: que el creador del mismo tenía ELA, estaba confinado a una silla de ruedas, no podía hablar y sólo podía escribir con ciertos dedos, pero a pesar de ello había escrito la obra que respondía a una interrogante que la humanidad siempre se ha hecho: ¿De donde venimos y hacia donde vamos?
La respuesta a esta interrogante me recuerda a la ley de la conservación de la energía y la materia, indicando que el universo no se crea ni se destruye: simplemente es.
En si el libro es una historia del universo y no del propio Stephen. Aunque seguro fue comprado por gente que sintió curiosidad más por el autor que por el contenido de su obra (algo que de algún modo no le encantaba a Stephen).
Seis: Mi posición.
Nuestro autor estaba convencido de que sería posible construir una teoría del todo, una gran teoría completa. La mayoría de sus investigaciones tendieron a unificar ideas tanto en los ámbitos de relatividad, física cuántica y termodinámica. Sin embargo sus teorías tenían muchos detractores. En este capítulo se refiere en específico a sus detractores filósofos de la ciencia a los cuales él también critica por ser físicos frustrados que le llegaron a etiquetar con diferentes calificaciones como realista, positivista, instrumentalista, entre otras.
¿Qué hace un físico teórico?
También nos explica la labor que realiza un físico teórico y cómo primero a través de la teoría se crean modelos matemáticos que formulan predicciones que posteriormente pueden ser comprobadas o rechazadas empíricamente, pero que sin importar el resultado servirán para fortalecer el conocimiento.
Con la explicación más detallada de diversos ejemplos sobre la relatividad (espacio-tiempo que se curvan o distorsionan por la materia y la energía del universo) y la mecánica cuántica (el gato de Schrödinger), Stephen Hawking nos muestra los problemas a los que los físicos e investigadores se enfrentan cuando tratan de entender el universo.
Siete: ¿Se vislumbra el final de la física teórica?
Stephen Hawking consideraba que al finalizar el siglo pasado ya tendríamos una teoría “completa, consistente y unificada de las interacciones físicas que describa todas las observaciones posibles”. La triste realidad es que eso no ha pasado, inclusive se han construido teorías de que el “Big Bang” nunca existió.
Ni la mecánica del continuo ni la mecánica cuántica pudieron explicar todo. En mis clases de Química de la Preparatoria recuerdo que sólo nos enseñaban el protón, el electrón y el neutrón como partículas elementales, y ahora sabemos que están constituidas por partículas más pequeñas como los quarks o los leptones.
¿Qué se debe cumplir para tener una teoría completa y unificada de la física?
Lo interesante son los dos puntos que a consideración de Stephen deben entenderse para cumplir con una teoría completa y unificada de la física:
- Una serie de leyes locales que son obedecidas por las diversas cantidades físicas. Se formulan por lo general en términos de ecuaciones diferenciales.
- Un conjunto de condiciones límite que expresan el estado de algunas regiones del universo en un cierto instante, y qué efectos se propongan subsiguientemente allí desde el resto del universo.
Dice que al tenerlas lograremos hacer algo más que decir simplemente:
“Las cosas son como son porque eran como eran”.
Teorías parciales sobre el universo.
Todos los capítulos anteriores sirvieron para ir calentando motores, porque a partir de este, el autor incorpora más y más conceptos. A continuación te presento un mapa mental que contiene lo que puedo transmitir de lo aprendido en este complejo capítulo.
Ocho: El sueño de Einstein
Combinar la Teoría General de la Relatividad de Einstein con la de la mecánica cuántica para formar una nueva Teoría Unificada ha sido demasiado retador.
En las líneas de este capítulo Hawkings nos comparte ideas básicas de estas teorías y un análisis sobre Einstein y por qué éste último se sentía tan incómodo con la mecánica cuántica.
Ambas teorías indican que el tiempo tuvo un comienzo y ese fue hace 15,000 millones de años y que puede ser finito y terminar en un futuro.
Teoría especial de la relatividad y teoría general de la relatividad de Einstein.
En 1905 Einstein formuló la que llamamos teoría especial de la relatividad que postula que el espacio y el tiempo son relativos porque dependen de la percepción del observador.
Pero fue hasta 1915 cuando formuló la que llamamos teoría general de la relatividad, misma que le daría la fama que lo inmortalizo, donde la gravedad es tomada en cuenta y constituye una distorsión del espacio-tiempo causada por la masa y la energía que hay allí. Por tanto el espacio-tiempo no es plano, sino que está curvado por la materia y la energía que contiene.
El mayor error de la vida de Einstein.
Por alguna razón Einstein añadió a sus ecuaciones el término cosmológico para obtener un modelo del universo que persistiera indefinidamente en el mismo estado, pero la realidad es que dichas ecuaciones predecían que el universo se expandía o se contraía. Einstein calificó más tarde a su término cosmológico como el mayor error de su vida, luego de que Edwin Hubble descubriera que galaxias remotas se alejan de nosotros.
Lo que descubrieron Stephen Hawking y Roger Penrose.
Un descubrimiento posterior de Roger Penrose y Stephen Hawking demostró que al curvarse sobre sí mismo el espacio-tiempo, también cabría la posibilidad de la existencia de singularidades, sitios en donde el espacio-tiempo tuviera un comienzo o un final. Así como hubo un comienzo para nuestro Universo con la explosión del Big Bang habría un final para una estrella que se contraiga y para todo lo que cayera en el agujero negro que dejará el colapso de la estrella.
¿Por qué la Teoría General de la Relatividad no puede ser una teoría completa?
Por ello la Teoría General de la Relatividad e Einstein al no poder predecir lo que surge de las singularidades (como la que originó el universo, el Big Bang) no puede ser una teoría completa. La mecánica cuántica puede ser ese extra que puede compensar lo que la primera no puede demostrar. El propio Einstein sentó las bases al escribir sobre el efecto fotoeléctrico (lo que le valió el premio Nobel en 1922), pero al final Werner Heisenberg es el que describió lo que se conoce como principio de indeterminación que indica que no es posible medir exactamente la posición de una partícula.
¿Qué novedades nos trajo Richard Feynman?
Es necesario encontrar una teoría que combine la relatividad general con el principio de indeterminación. Richard Feynman aportó mucho con su concepto de suma de historias. Esto significa que un sistema posee todas las historias posibles. Les hice un dibujo muy rudimentario de cómo me imagino este concepto.
En lo que resta del capítulo Hawking presentará cómo estos conceptos le ayudarán a establecer su postulado sobre los agujeros negros.
Nueve: El origen del universo.
¿Has llegado hasta aquí? ¡Que fortuna la mía y la de Stephen! Se sigue poniendo muy bueno el libro, nos quedan cinco capítulos y prometo reseñarlos lo más sencillo posible para que te animes a profundizar en el libro.
¿Qué fue primero el huevo o la gallina?
Dice Hawking que explicar el origen del universo es tan difícil como responder la pregunta de qué fue primero el huevo o la gallina.
En los párrafos de este capítulo Stephen te expone de manera super interesante cómo la humanidad se ha preguntado siempre cuánto tiempo tiene el universo. También te muestra lo que pensaban algunas religiones, filósofos griegos de la antigüedad y cómo los primeros físicos comenzaron a postular leyes que nos pueden ayudar a entender cuántos años tiene el universo que conocemos.
Más tarde la cosa se pone más interesante y el autor nos sigue agregando más postulados, que o van echando por tierra lo que indican los anteriores o sólo toman una parte para sustentar más descubrimientos.
La gravedad cuántica o las teoría de supercuerdas.
Hawkings durante todo el capítulo muestra su deseo vehemente de descubrir que las leyes de la física, a pesar de la existencia de singularidades (que rompen con todos las reglas) pueden determinar cómo se originó el universo. Es allí donde introduce a nuevas teorías como la de la gravedad cuántica o la de las supercuerdas que permitirían resolver la compleja incógnita antes mencionada.
¿Por qué es tan importante saber lo que paso hace diez o veinte mil millones de años con la singularidad del Big Bang?
Porque es algo que aún nos afecta, es algo que incluso podría volver a suceder en el caso de que una estrella se contrajese, nada nos asegura que no ocurra. Por todo ello necesitamos entenderlo, saber que si hubo un principio podrá haber un desenlace. Al final a eso ya estamos acostumbrados.
Diez: La mecánica cuántica de los agujeros negros.
A Dios si le gusta jugar a los dados…
El buen Einstein, a pesar de arrojar una tremenda luz con sus teorías especial y general de la relatividad, nunca aceptó la mecánica cuántica a causa de su elemento aleatorio y de indeterminación. Hasta que leí este capítulo me cayó el veinte (como decimos en México) de la frase qué el decía super bonita: “Dios no juega a los dados”. Sin embargo las investigaciones más recientes apuntan a que Dios es un jugador empedernido o que incluso llega a lanzarlos en lugares donde no podemos verlos, tal y como la teoría cuántica de la gravedad puede demostrar.
¿Cómo surge un agujero negro?
En este capítulo Stephen Hawking te describe cómo puede surgir un agujero negro, esa región del espacio-tiempo de la que no es posible escapar hacia el infinito. La explicación está bastante interesante y vale la pena ponerle mucha atención e incluso investigar un poco más ya que algunos conceptos como entropía, desplazamiento de Lamb o el teorema de un agujero negro no tiene pelo me parecieron bastante elaborados.
El autor está convencido que el Big Bang se parece mucho a la explosión de un agujero negro pero a gran escala. Si comprendemos el modo en que los aguejeros negros crean partículas nos ayudarán a entender cómo pudo ocurrir la otra singularidad.
Agujeros negros y pequeños universos.
Toda la ficción que hemos visto o leído sobre agujeros negros es bastante irreal. Me sentí muy decepcionada, pero así es, no podemos hacer viajes galácticos a través de agujeros negros (aunque es super interesante imaginarlo). Hawking nos cuenta en este capítulo que si uno penetra en un agujero negro, acabará aplastado y desintegrado, pero de que tus partículas pasan a otro universo pasan.
John Wheeler y Stephen Hawking juntos en la investigación de agujeros negros.
John Wheeler es el verdadero creador del concepto de agujero negro y de allí muchos otros científicos han trabajado más en desarrollar teorías al respecto. En 1973 Stephen Hawking al investigar sobre ellos se dio cuenta que los agujeros negros no son completamente negros, sino que emiten radiaciones y partículas con un ritmo constante.
Un pequeño universo propio.
Todos los objetos que caigan en el agujero negro irán a parar a un pequeño universo propio. A lo largo de este capítulo Stephen nos describe más a detalle sus descubrimientos sobre esos pequeños universos que pueden unirse de nuevo a nuestra región del espacio-tiempo.
Doce: ¿Se halla todo determinado?
En este capítulo Stephen nos plantea la incógnita de si somos dueños de nuestro destino o todo está predeterminado. Al intentar obtener una teoría unificada que explique todo el universo necesariamente todo lo que ocurre estaría determinado por esas leyes y muy poco tendría por hacer nuestro libre albedrío para decidir hacía donde va nuestro destino.
¿Podremos predecir el comportamiento humano?
Durante siglos se ha discutido estos asuntos del determinismo sin llegar a una conclusión absoluta. De todos los problemas planteados por el determinismo, el autor los aborda con las conjeturas personales a las que va llegando y es sumamente interesante su prosa porque nos habla de sus teorías de cómo evolucionó el ADN, lo difícil de hacer ecuaciones para predecir el comportamiento humano y saber si es consistente con las teorías de la física por las cien cuatrillones de diversas partículas que posee el cerebro humano.
¿Existe o no el libre albedrío?
Para finalizar coincido con la conclusión a la que llega el autor, la única prueba objetiva de que un organismo posee libre albedrío es que no se pueda predecir su conducta. Así que es muy bueno seguir con la teoría operativa de que los seres humanos somos agentes libres capaces de elegir lo que hacemos y para nosotros no todo se encuentra determinado.
Trece: El futuro del universo.
Estamos en la antesala del final de este libro. Este capítulo nos habla de las predicciones que existen para el universo, no del tipo antiguo de predicciones basadas en oráculos, pitonisas, adivinadores o profetas catastróficos.
Un universo en expansión.
Todo indica que el universo está en expansión porque observamos cómo las galaxias a nuestro alrededor se alejan y las distancias entre diferentes galaxias crecen con el tiempo, pero se cree que esa expansión se hace de manera uniforme por un fondo de radiaciones de microondas que percibimos procedentes del espacio exterior y el volumen de esa radiación es bastante constante.
Lo peor que podría pasarle a nuestro universo es que su densidad aumentara. Si supera cierto valor crítico, la atracción gravitatoria llegaría a detener la expansión y comenzaría la contracción, que acabaría en un gran colapso o Big Crunch, otra singularidad, como la que se cree que hizo que todo iniciará.
¿Cuál es la densidad media del universo?
Es importante entonces determinar cuál es la densidad media del universo, esto se podría hacer sumando todas las masas de las estrellas, pero también queda aquello que no vemos directamente, la dark matter o materia oscura, de la cual hay mucha evidencia que existe en los cúmulos galácticos.
Con todo se considera que apenas existe un 10% de la densidad crítica requerida para una contracción del universo y por eso la hipótesis más fuerte es que seguirá en expansión.
¿Qué otros problemas podremos lidiar?
Ese no es el problema más fuerte que los humanos enfrentaremos ya que nuestro querido sol se quedará sin combustible en unos 5000 millones de años y antes de eso tendremos que saber cómo lograr viajar entre galaxias si es que no terminamos acabándonos entre nosotros.
En diez millones de años gran parte de las estrellas de nuestro universo agotaran su combustible, algunas se convertirán en enanas blancas y otras mayores en agujeros negros.
Hay otros puntos muy importantes en este capítulo, vale la pena ver a qué conclusión llega el autor con su peculiar humor del que siempre hace gala.
Catorce: Discos de la isla desierta, una entrevista.
Stephen Hawking cierra este libro con la cautivadora entrevista que le hicieron en el programa de radio de la BBC Discos de la Isla Desierta, un programa que se transmitió durante muchos años en Gran Bretaña.
El ejercicio del programa era invitar a personajes importantes de toda índole y hacerlos imaginar que eran náufragos que llegaban a una isla desierta. Se les dice que llevan 8 discos con ellos (ahora bastaría con que tuvieras una cuenta de Spotify y descargaras tus 8 playlist favoritos en tu celular) y que llevaran un objeto de lujo (inanimado) y un libro como compañía.
Como era de esperarse la entrevista realizada a Hawking por Sue Lawley el día de Navidad de 1992 se prolongó más tiempo. No te pierdas leer los detalles, serán muy interesantes.
Curiosidad por las respuestas de Stephen…
Lo que más me gustó es el artículo de lujo que se llevaría Hawking a esa isla desierta, yo elegiría algo similar. En música nuestros gustos discrepan mucho. Revisa lo que eligió Hawking aquí.
De hecho tanto me gusto este último capítulo que en mi anterior trabajo les hice esa dinámica a mis colaboradores y la disfrutamos mucho. Aún me rió de lo que dijeron que se llevarían (desde Luis Miguel hasta soundtracks de películas). ¡Vaya que se conoce a la gente por sus gustos musicales!
Mis conclusiones sobre la obra.
La física teórica está más viva que nunca. Hay que ser curiosos, intentar descubrir cómo funcionan las cosas. Tal vez erremos, tal vez acertemos, sólo hay una forma de saberlo. Usemos nuestro cerebro, reflexionemos, quedémonos con lo que nos haga clic y demos un paso más allá.
Si el buen Hawking desde otro universo al que llamaremos “cielo” nos ve, estaría muy orgulloso de nosotros y satisfecho con su obra.
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