Tras la publicación de “Historia del tiempo” (1988), muchos lectores pedían a Stephen Hawking que comenzase a trabajar en una continuación. Sin embargo, este peculiar científico, mezcla de autoridad académica y fenómeno de masas por su facilidad para llegar al público, se resistía a dejar de lado la investigación, algo esencial para él. Así que en lugar de una continuación, a Hawking se le pasó por la cabeza escribir “El Universo en una cáscara de nuez” (Crítica, disponible en FantasyTienda), que como él mismo afirma, abarca áreas del conocimiento cosmológico sobre los que, tras la publicación del primer libro mencionado, estuvo reflexionando.
Hemos de tener en cuenta que en este volumen, publicado en inglés bajo el título “The Universe in a nutshell” en el año 2001, Hawking sigue a la búsqueda de la llamada Teoría del Todo, aunque, tal y como él mismo afirma, aún nos hallamos lejos de ella, pero comenzamos a vislumbrar parte del paisaje que la circunda. Cada año disponemos de más datos observacionales, de más margen para llegar a conclusiones parciales, de mayor capacidad de investigación y descripción. Pero aún estamos muy lejos de disipar los grandes enigmas cosmológicos que nos atormentan y espolean.
El recorrido por el Cosmos y sus misterios que hace Hawking resulta ameno y sencillo de aprehender, dado su estilo empático y directo, lleno de anécdotas y bromas, aún a pesar de lo difícil de transitar que son algunos de sus caminos.
Lógicamente, en “El Universo en una cáscara de nuez”, Hawking no despeja la incógnita, pero ofrece una perspectiva única general, que nos permite aproximarnos al problema básico: ¿cómo es nuestro Universo, qué leyes lo gobiernan?
Las claves, al menos las que conocemos, están ahí: la Mecánica Cuántica, la Relatividad General, las membranas en 10 dimensiones, las supercuerdas, la supergravedad en 11 dimensiones, los agujeros negros,… posibilidades teóricas y prácticas que, combinadas, podrían conducirnos a la Teoría del Todo, o al menos a una descripción fiable del Universo que habitamos.
“El Universo en una cáscara de nuez” no supone una lectura compleja, menos aún si uno ya se ha introducido en el tema, y resulta divulgativa en grado sumo, capaz de llegar con facilidad al público general. Hace no mucho tiempo comentábamos en Fantasymundo “Antes del Big Bang (una historia completa del Universo)”, de Martin Bojowald… para aquellos que leyeron aquella reseña, he de decir que esta obra me ha resultado mucho más amena, aunque desde luego, menos profunda. Hay mucha física teórica en él, como es lógico, pero Hawking tiene una virtud, igualada por muy pocos: cercanía, humor y perspectiva generalista. Como divulgador, es de los mejores, sabe conducirnos por los enigmas sin usar la matemática. Y qué decir de él como físico, como figura académica destacada… su esclerosis lateral amiotrófica (ELA), en estadio avanzado, que le obliga a permanecer casi inmóvil en una silla de ruedas controlada por ordenador, no merma para nada su capacidad intelectual, aunque sí su habla, perdida tras una traqueotomía que le salvó la vida.
El ensayo está estructurado de forma arborescente, no de forma lineal, como lo estaba la más farragosa “Historia del tiempo”, lo que la convierte en una obra más fácil de seguir, y si no se comprende algún episodio, esto no impide a nadie seguir hasta el final y aprehender el resto.
Por otra parte, Hawking menciona constantemente anécdotas sobre otros físicos, la situación política subyacente a épocas clave para el estudio del tema o de su vida personal, lo cual ayuda a comprender cada teoría en su contexto, y de paso nos llena de conocimientos sobre cómo se ha llegado a la situación actual en el área de la física teórica. Las ilustraciones y figuras de Thomas Hertog, Neel Shearer y Philip Dunn, ayudan enormemente a comprender algunos de los conceptos que desgrana Hawking.
“El Universo en una cáscara de nuez” está dividido en siete capítulos:
1. Breve historia de la relatividad.
2. La forma del tiempo.
3. El Universo en una cáscara de nuez.
4. Prediciendo el futuro.
5. Protegiendo el pasado.
6. ¿Será nuestro futuro como Star Trek o no?
7. Los nuevos universos membrana.
Por supuesto, incluye un Glosario, sugerencias de lectura adicionales e índice onomástico. El primer y el segundo capítulos conformarán el tronco a partir del cual el resto del árbol se ramifica. Poco a poco nos encontraremos, de forma aprehensible y sin mucho despliegue teórico que lastre la lectura, comprendiendo el estado de la física teórica en el año 2001. Por supuesto, hemos avanzado desde entonces, sobre todo en dudas, pero también en observación científica directa o inducida, derivada de más y mejores equipaciones espaciales.
Que todo comience con Einstein no es casualidad: como ya comentamos en “Antes del Big Bang”, todo el despliegue teórico sobre el mundo que nos rodea, a escala universal, comenzó a vislumbrarse de veras con este científico, sin duda la figura esencial del siglo XX, que abrió nuestra ciencia a un nuevo horizonte, con multitud de aplicaciones teóricas y prácticas, mucho más extensa de lo que el público en general reconoce.
Pero si bien él abrió una puerta casi cerrada hasta entonces, otros científicos como Hawking, Roger Penrose, Richard Feynman, Brian Greene y otros han continuado y perfeccionado su labor. Y eso que aún no comprendemos del todo al genio alemán, escandalizado por sus propios descubrimientos, anonadado por sus conclusiones. Él mismo rechazó a la Mecánica Cuántica, por considerar que “dios no juega a los dados”, pero Hawking nos demuestra que no sólo lo hace (si existe), sino que es un jugador empedernido. Ateo confeso, Stephen se refiere habitualmente a esta figura religiosa como “recurso”, tal y como él mismo afirma, para ilustrar una mente omnipotente y omnipresente que se ciñe a las propias leyes de la ciencia: “No soy religioso en el sentido normal de la palabra. Creo que el Universo está gobernado por las leyes de la ciencia. Esas leyes pudieron haber sido creadas por Dios; pero Dios no interviene para romper las leyes.”
Sobre si ciencia y religión podrían lograr un punto de encuentro, Hawking ha llegado a decir: “es más sencillo que Corea del Norte gane el mundial de fútbol. Existe una diferencia fundamental entre ciencia y religión. La religión se basa en la autoridad, y la ciencia se basa en la observación y la razón. La ciencia vencerá porque funciona. Dado que existe una ley como la de la gravedad, el Universo pudo y se creó de la nada. La creación espontánea es la razón de que haya algo en lugar de nada, es la razón por la que existe el Universo, de que existamos. No es necesario invocar a Dios como el que encendió la mecha y creó el Universo«.
En el capítulo “La forma del tiempo”, Hawking intentará reconciliar a la teoría de Einstein con la mecánica cuántica, a través de una descripción del Tiempo. Desde Isaac Newton y su “Principia Mathematica» (1687), y las contradicciones señaladas por Immanuel Kant y su antinomia de la razón pura (si el Universo ya estaba creado, ¿porqué tuvimos que esperar infinitamente hasta la creación?, y si no había sido creado sino que existía desde siempre, ¿porqué no ha alcanzado el equilibrio térmico?), no habíamos podido despejar –si realmente lo hemos hecho en su complejidad- la naturaleza del tiempo, hasta llegar a Einstein.
Éste, en lugar de establecer la infinitud del tiempo, une la dimensión temporal a las tres existentes, para conformar el llamado espacio-tiempo, que incorpora los fenómenos de atracción y repulsión de la gravedad, cuyos efectos sufren la materia y la energía, deformando esa “malla” que es el espacio-tiempo. El espacio y el tiempo no existen independientemente, sino que dan forma al Universo, así que no tendría sentido preguntarse cuál fue el origen del tiempo, ya que esos tiempos iniciales no estarían definidos antes del origen del lugar que habitamos. Einstein admite así que existe un límite para la ciencia, ya que sus parámetros no son útiles para definir un estado pre-universo, es decir, no son válidos para las singularidades, como es el caso del Big Bang.
Sin embargo, Hawking, científico positivista donde los haya, cree que hay que abordar las singularidades (los agujeros negros, el Big Bang,…), donde las teorías de Einstein no se aplican, para llegar a una mayor comprensión, ajena a los límites que nos imponemos. Hawking y Roger Penrose se centraron precisamente en esto para establecer el probable origen de este Universo.
En la Relatividad general, el espacio-tiempo es curvado por los objetos con masa y también por la energía, que siempre es positiva. Así en el espacio tiempo, que se curva, unos rayos de luz son desviados hacia los otros. Si un observador mirase a través de un cono hacia el pasado, veríamos cómo los rayos de luz de las galaxias muy distantes nos están llegando paulatinamente, según el tiempo que tardan en atravesar el cono, limitado por la propia velocidad de la luz. Según bajamos por ese cono, veríamos galaxias de tiempos cada vez más anteriores. El Universo se ha estado expandiendo, y antes todo estaba más próximo entre sí. A medida que miramos futuros más distantes, la densidad de materia sería cada vez mayor en este cono.
De esta forma, se observa un débil fondo de radiación de microondas, que se propaga como lo hace la luz en este cono, y que procede de un tiempo anterior, de densidad mayor y desde luego más caliente que el actual. Al sintonizar varios receptores, podemos definir un espectro de esta radiación. El cono de luz descrito de nuestro pasado debe atravesar una cantidad de materia al retroceder en el tiempo cada vez más, que curva el espacio-tiempo como ya comentamos.
A medida que retrocedemos en el tiempo y avanzamos en el cono, las secciones transversales de éste alcanzan un tamaño máximo para disminuir de nuevo. El pasado así visto tendría forma de pera en este gráfico. Al retroceder aún más en el tiempo de este cono, la densidad positiva de la materia obliga a que los rayos de luz se curven unos hacia otros con mayor intensidad, con lo que la sección transversal del cono de luz dará un tiempo finito. Toda la materia del interior del cono de luz del pasado está atrapada en una región cuya frontera tiende a cero. De esta forma, Hawking y Penrose demostraron que en el modelo matemático de la Relavitidad General, el tiempo hubo de tener un comienzo en la gran explosión inicial o Big Bang.
Así mismo, siguiendo este razonamiento, el tiempo tendría un final, cuando las estrellas o galaxias se colapsen por la gravedad y formen un gigantesco agujero negro. Otras teorías predicen, por el contrario, un lento enfriamiento a medida que la materia se expanda. Sin embargo, estos teoremas de la singularidad establecían que nuestra región clásica de espacio-tiempo está limitada en el pasado y seguramente en el futuro, por regiones en que la gravedad cuántica es relevante. Por esta razón se necesita una teoría cuántica de la gravitación, que es el tema fundamental de “El Universo en una cáscara de nuez”, con la ayuda de los postulados de Heisenberg, Schrödinger, Maxwell, Dirac, y las modernas teorías que intentan describir el Universo, como la Teoría de las Cuerdas o las p-branas.
Aún hay mucho que observar y definir en estos temas, y en este libro, aunque se hace una aproximación notable al tema, no están descritas las primeras observaciones que se hacen ahora en el Gran Colisionador de Hadrones (Large Hadron Collider, LHC), ya que su apertura en 2008 fue muy posterior a esta escritura. Gracias a él, conoceremos mucho mejor la física de partículas, y sus aplicaciones a la física teórica y a nuestra visión del Universo. El mismo Hawking alude a estas instalaciones como la gran oportunidad que se nos presenta para avanzar a la velocidad del rayo (nunca mejor dicho) en estas teorías.
En los capítulos “El Universo en una cáscara de nuez” y “Prediciendo el futuro”, Hawking nos describe el mundo que nos rodea, reconociendo nuestras limitaciones físicas, pero al mismo tiempo haciéndonos ver que las mentales son audaces, y a través de ellas podemos comprender asuntos muy abstractos y ambiciosos. ¿Es el Universo infinito o sólo enorme? ¿perdurará en el tiempo o tendrá una vida muy larga? ¿podrían nuestras finitas mentes comprender un universo infinito? ¿somos presuntuosos o positivistas? Hawking se permite aquí darnos breves pinceladas de astronomía observacional, al tiempo que nos inicia en los misterios de los agujeros negros y su pérdida de energía a través de la emisión de radiación (según él no son totalmente negros y pueden evaporarse y desaparecer), lo que dificultará la predicción de un futuro físico. Pese al determinismo científico de Laplace, del teorema de Gödel y el Principio de Incertidumbre de Heisenberg, Hawking postula que podemos predecir científicamente muchos acontecimientos, o al menos no se resigna a la hora de buscar este objetivo.
Laplace ya postuló que, si conociéramos las posiciones y las velocidades de cada partícula de materia en un momento dado, podríamos predecir cualquier cosa futura o pasada. Sin embargo, Heisenberg se ocupó de establecer que, cuando mejor conociéramos la velocidad, con menos exactitud conoceríamos la posición, y al contrario, con lo cual resulta imposible una predicción absoluta. Pero en los agujeros negros parte de la onda de las partículas (en la que se basa el Principio de Incertidumbre) está dentro del agujero negro y podría no ser rescatada. La Teoría de Cuerdas y las p-branas tendrían algo que decir en este aspecto, tal y como apunta Hawking, y suponen una esperanza para establecer la predictibilidad buscada, o al menos la parte razonable que creemos poder aprehender.
En “Protegiendo el pasado”, el científico nos habla de los viajes en el tiempo, tanto al pasado como al futuro, sobre si son posibles o no y qué podríamos encontrarnos de darse las condiciones para conseguirlo. En “¿Será nuestro futuro como Star Trek o no?”, Hawking pensa sobre la relación que existirá dentro de varios siglos entre la vida biológica y electrónica, y si a través de una simbiosis, seríamos capaces de transcender a nuestros límites, o no.
En el último capítulo, titulado “Los nuevos universos membrana”, tal vez el más especulativo de todos junto con el anterior, nos habla sobre el estado actual de la Teoría del Todo, en particular de la Teoría M, la candidata más probable hoy por hoy. Según Hawking, tenemos las piezas del marco del gran puzzle de la descripción del Universo, pero nos faltan las piezas centrales. En este capítulo nos hablará de los misterios que podemos encontrar en ese nudo central, que aún se haya en una fase de comprensión muy primitiva.
Stephen W. Hawking (Oxford, 1942) ocupó hasta 2009 la cátedra Lucasiana de Matemáticas que en otro tiempo tuvo como dueño a Newton en la Universidad de Cambridge, y fue condecorado con el Premio Príncipe de Asturias de la Concordia en 1989. A su primera obra de divulgación, “Historia del tiempo. Del big bang a los agujeros negros” (Crítica, 1988) y “El Universo en una cáscara de nuez” (Crítica, 2002), se le suman “Brevísima historia del tiempo” -escrita con Leonard Mlodinow- y las antologías “A hombros de gigantes. Las grandes obras de la Física y la Astronomí”a (Crítica 2003), la edición ilustrada de esta última obra (Crítica 2004), “Dios creó los números. Los descubrimientos matemáticos que cambiaron la Historia” (Crítica 2006) y “La gran ilusión. Las grandes obras de Albert Einstein” (Crítica, 2008). Es miembro de la Real Sociedad de Londres, de la Academia Pontificia de las Ciencias y de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos. Tiene en su haber doce doctorados honoris causa y fue galardonado con la Orden del Imperio Británico (grado CBE) en 1982, con la Medalla Copley (2006) y con la Medalla de la Libertad (2009).
“El Universo en una cáscara de nuez” nos deja, pues, en las mismas fronteras de la física teórica actual, pues poco han avanzado desde 2001 las conclusiones. No así las propuestas, claro. Hawking propone y nos dice hasta qué punto podemos fiarnos de las teorías actuales, se sincera con el lector y no intenta engañarle con juegos de manos. Es esta una obra sincera, clara, amena (probablemente mucho más que esta humilde y concentrada reseña), apta para el gran público curioso por su entorno más alejado. No me ha durado más de tres asaltos, pero claro, estáis ante un loco del tema. Por otra parte, si habéis llegado hasta este párrafo, probablemente sea vuestro caso, o seais algún familiar o amigo a quien he dado la lata para que la lea…
Próximamente en FantasyMundo nos introduciremos de nuevo a través de los vericuetos de la física teórica y el Cosmos, la Última Frontera, ahora que nuestra propia Tierra nos parece una bola flotante cada vez más insignificante, gracias a los enormes adelantos científicos que se aplican en la vida diaria. El Universo está ahí fuera, y a nosotros nos toca descubrir sus secretos… ¿hasta qué punto la ciencia ficción que conocemos llegará a ser una realidad, o nos tropezaremos con límites imposibles de superar?
