Los errores de Stephen Hawking

El papel mediático del científico británico, que acaba de cumplir 70 años, excede su protagonismo como físico

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Los errores de Stephen Hawking
Los errores de Stephen Hawking  
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Conmemorando los setenta años del controvertido físico Stephen Hawking, personaje humanamente excepcional, el autor propone una breve introducción a los agujeros negros al tiempo que muestra la contribución de Hawking al respecto y los errores en los que ha incurrido como científico y como proponente de la física al servicio de la militancia atea.

JUAN JOSÉ R. CALAZA ECONOMISTA Y MATEMÁTICO Es muy probable que el lector jamás haya oído hablar de William L. Bragg (1890-1971) ni de John Bardeen (1906-1991) ni tan siquiera de Edward Witten pero es casi seguro que el nombre o, más probablemente, la fisonomía de Stephen Hawking (8/01/1942) en silla de ruedas le resulte familiar. Los cuatro son físicos, empero Hawking no mereció de momento los honores del Nobel, acaba de cumplir setenta años, aunque Bragg lo obtuvo con sólo veinticinco (1915), Bardeen lo ganó dos veces (1956 y 1972) y Witten es el único físico galardonado con la medalla Fields. Es evidente, el poder mediático de Hawking excede el papel real que ha jugado en la historia de la ciencia.

Su obra de divulgación ha encontrado enorme audiencia confiriéndole un plus de popularidad respecto a científicos menos próximos al lector medio. También es cierto que la enfermedad que le diagnosticaron antes de que hubiera acabado el doctorado -esclerosis lateral amiotrófica- y la pérdida de voz que le obliga a comunicarse por medio de un ordenador lo nimba de un aura de excepcionalidad que coadyuva a la forja del mito.

Su excepcionalidad humana

¿Es Hawking una persona excepcional? Por supuesto. Alguien que encara la vida con la ilusión, tesón vitalista, entrega al trabajo, fe en sí mismo, convicción de tener un destino junto con la capacidad para llevarlo a buen término es, mire por donde se mire, un espécimen humano fuera de lo común. No obstante, lo que yo intento aquí es sopesar el lugar que su obra -deslastrada del trompeteo hagiográfico- ocupa en el ámbito de la física. A tal señor, tal honor.

Sucede que, con el tiempo, de Hawking quedará el ejemplo de un hombre de excepcional voluntad de superación, admirable y ejemplar en la adversidad, arquetipo de lo que es capaz un ser humano cuando tensa sus potencialidades casi al límite. Y eso ya es más que suficiente para servir de referencia a nuestra desnortada juventud aunque su contribución científica a la física no dejará trazas imperecederas.

¿Qué son los agujeros negros (BH)?

La idea es la siguiente. Para escapar a la atracción de la Tierra la velocidad de un misil (velocidad de liberación/escape) debe ser superior a once kilómetros por segundo; en un planeta más masivo/denso que la Tierra la velocidad de escape sería mayor; en la Luna, menos masiva que la Tierra, la velocidad de escape es de solamente 2,4 kilómetros por segundo. Si el objeto astrofísico es suficientemente denso la velocidad de escape necesaria puede alcanzar la velocidad de la luz o incluso una velocidad superior teóricamente inexistente. Un objeto astrofísico tan masivo del que ni siquiera la luz, o la información, puede salir se llama «agujero negro»/ Black Hole (BH). Como, según la teoría (en parte obsoleta), ninguna partícula puede viajar más rápido que los fotones nada puede escapar de un BH. Por tanto, un BH es un objeto astrofísico cuyo campo gravitatorio es tan intenso que impide a cualquier forma de materia o radiación escaparse (excepción hecha de la radiación de Hawking, veremos más adelante). Tales objetos no emiten luz -puesto que impiden el escape de los fotones- de ahí que se perciban negros.

En este contexto, un BH es técnicamente una «singularidad», un punto en el espacio-tiempo, donde no se cumple ninguna de las leyes de la física, pero como parábola podríamos hablar de un pozo tan profundo y escarpado -si bien nadie sabe la forma que tienen- que todo lo que se aproxima «suficientemente» cae dentro y ya no puede salir ¿Qué significa aproximarse «suficientemente»? Pues entrar en la distancia crítica del «horizonte de sucesos»: todo lo que franquea esa distancia cae en el BH y ya no sale. Frecuentemente se presentan los agujeros negros como singularidades del espacio-tiempo donde la densidad y la curvatura alcanzan valores infinitos. Sin embargo, no es esta la característica primera, fundamental, de un BH, sino el horizonte de sucesos/acontecimientos, superficie inmaterial, en el vacío, que nada tiene que ver con la superficie de una estrella o un planeta.

La arriesgada apuesta de Hawking

Según Hawking (1975), los BH no son completamente «negros». Un BH irradia energía en forma de partículas creadas espontáneamente en su horizonte de sucesos debido a fluctuaciones del vacío cuántico. Un fenómeno infinitesimal, jamás observado, pero que viola formalmente, teóricamente, la absoluta negrura de los BH.

Amparado en una elegante argumentación matemática, Hawking demostró que la implosión/colapso de una estrella en un BH crea en el vacío de su entorno una corriente de partículas irradiadas en un flujo regular que se mantiene indefinidamente después de la desaparición de la estrella. Ahora bien, como esa «irradiación de Hawking» absorbe energía otra «cosa» debe perderla. Esa otra «cosa» sólo puede ser la masa del BH (por la equivalencia entre masa y energía). Si el BH pierde masa su talla se reduce siguiendo un largo proceso de «evaporación» que prosigue hasta que el BH desaparece.

Con malograda intuición, sin que la tinta del famoso artículo hubiera secado aún, Hawking creyó que sus conclusiones encerraban un tremendo enigma -una «paradoja de información»- que ponía patas arriba la mecánica cuántica. Y eso, claro, eran palabras mayores. Entre tanto, el anuncio de los resultados propulsó a Hawking al rango de celebridad internacional y, unos años después (1979), a la Cátedra Lucasiana de Cambridge (Lucasian Chair of Mathematics), desde la que habían impartido docencia Newton y Dirac. Y es que en Inglaterra hace tiempo que todo va a menos.

La paradoja de la información

Si una estrella que colapsa desaparece en un BH y el BH desaparece a su vez ¿qué sucede con lo que originariamente componía la estrella? La respuesta intuitiva -los componentes de la estrella se fugan con la radiación de Hawking- presenta un grave problema: toda la información relativa a la estrella se ha perdido. Esto es, el Universo perdería información, reto científico extremadamente arriesgado, por no decir arrogante, que asumió Hawking.

Los especialistas de la mecánica cuántica manifestaron su desacuerdo con Hawking. Los mecanismos cuánticos establecen de forma categórica que la información no puede destruirse; puede amalgamarse o nublarse hasta hacerse prácticamente indescifrable para los métodos de detección actuales pero existe la posibilidad teórica de reconstituirla hasta el mínimo fragmento.

Quien pierde paga

Sin embargo, el ataque fundamental a la interpretación de Hawking no vino de los físicos cuánticos sino de los especialistas en teoría de cuerdas, que dominan varios paradigmas y poseen una potentísima formación matemática. Leonard Susskind y Gerard't Hooft encabezaron el movimiento en contra de la interpretación de Hawking, suscitando progresivamente numerosas adhesiones. En 1997, John Preskill apostó con Hawking que la información se conserva en el proceso de evaporación BH, lentísimo y hasta ahora sin confirmar empíricamente (no hay constancia de ningún BH que se haya evaporado).

Y efectivamente, Curtis Callan y Juan Maldacena (1996) probaron que al calcular el ritmo de evaporación de una categoría especial podría reencontrarse la información. Estos cálculos, que no todos los físicos dieron por definitivos, asestaron el golpe de gracia a la paradoja de la información de Hawking que se encontraba cada vez más aislado. En 2004 aceptó que había perdido su apuesta y pagó la prenda a Preskill, una enciclopedia de baseball: «Total Baseball: The Ultimate Baseball Encyclopedia».

De la cosmología a la cosmogonía

Un BH, hemos visto, es una «singularidad», esto es, un punto o estado en el espacio-tiempo en el que no se aplican las leyes de la física. No sabemos nada de lo que sucede en el interior de un agujero negro. En principio se trata de un punto del espacio-tiempo de densidad infinita, lo cual tanto en mecánica newtoniana, como en teoría de la relatividad, como en física cuántica es inadmisible. Según las ecuaciones relativistas, más allá del horizonte de acontecimientos, el espacio-tiempo colapsaría perpetuamente hasta el punto central infinitamente denso e infinitamente pequeño, lo cual lleva a un callejón sin salida conceptual que los físicos esperan resolver gracias a nuevas teorías como la de cuerdas o la gravedad cuántica de bucles. Pero que no han resuelto todavía.

Con estos mimbres, cómo puede pretender Hawking que no es necesaria la intervención de Dios para que el Universo surja de la nada pues las leyes de la física son suficientes al respecto (ver su libro «El gran diseño»). Puede ser, efectivamente, que de las leyes de la física surja el Universo, pero puede también que se necesite algo más. Por ejemplo, puede que Hawking tenga que demostrar primero que las leyes de la física surgen de las leyes de la física, esto es, que el Universo se crea a sí mismo.

Aunque estos temas ya los traté en sendos artículos en este periódico («Hawking ¿divo o científico?» 3/10/2010; «De la alquimia a la cosmología especulativa» 21/11/2010) me pregunto de nuevo si Hawking no hace gala de cierta arrogancia -la misma que en su perdida apuesta respecto a la paradoja de la información- al afirmar que no es necesaria una activación divina para que el Universo surja de la nada que, por supuesto, no es lo mismo que el vacío primordial.

Cabe que el Universo surja de las propias leyes de la física -verbigracia, de la gravitación aunque nadie encontró jamás un gravitón- pero quizás no sea así. Por lo que a mí se me alcanza, ni Hawking ni un ordenador cuántico podrán probar jamás que las leyes de la física surgen de las leyes de la física, por recursividad ex nihilo, y para ello no necesitamos recurrir a Gödel ni a ningún tipo de problemas indecidibles. Es su derecho de libre pensador, sin duda alguna, pero esa pretensión lo aleja de la cosmología -ya de por sí asaz conjetural- y lo adentra de lleno en la cosmogonía al tiempo que lo transmuta de físico solvente en militante ateo. Para eso, mejor que se dedique a echar las cartas.

En cualquier caso, deseo de todo corazón que ese hombre excepcional cumpla otros setenta años más en plena posesión de sus facultades mentales que son, de popa a proa, las de un genio. Pero hasta los genios cometen errores.

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