Stephen Hawking

Article aparegut en la revista de l'IES Josep de Ribera

Des dels orígens de la humanitat, les persones s’han formulat preguntes del tipus Perquè hi ha coses en lloc de no haver res? Perquè existeix la vida? Perquè es comporten així les coses que veiem? Les primeres explicacions van ser sobrenaturals, des de déus que feien ploure i eixir el sol cada dia fins mites sobre la creació del món, alguns d’ells ben curiosos. Però algunes persones van voler creure que el que veiem dia a dia amb els nostres ulls tenia explicació, i, més encara, explicació basada en les matemàtiques. Aquest any ens ha deixat un dels grans científics de la història, que va buscar al llarg de la seua vida la raó de l’existència de l’Univers, Stephen Hawking.

Un forat negre sobre el que cau la massa d’una estrella veïna.

Segurament tots i totes coneixeu la seua imatge en cadira de rodes i parlant a través d’un sintetitzador de veu. A més d’escriure articles científics i llibres de divulgació (entre els que es troba “Breu història del temps”, de 1988, del que s’han venut 10 milions d’exemplars en 20 anys), ha protagonitzat documentals, ha aparegut en sèries televisives com “Big Bang Theory” (com no?) o “Els Simpsons” i se n’han fet pel·lícules com “La teoria del tot”. A Hawking li van diagnosticar Esclerosi Lateral Amiotròfica (ELA) quan tenia 21 anys, i li van assegurar que viuria només dos anys més. El cert és que, per sort, es van enganyar, i Hawking va poder viure fins els 76 anys: ens va deixar el 14 de març passat, dia de pi i 139é aniversari del naixement d’Einstein, i amb la mateixa edat que tenia Einstein quan va morir.

Hawking va viure amb il·lusió i curiositat per saber més i més, amb un sentit de l’humor continu que es pot veure en els seus llibres i en els seus vídeos (en trobareu un bon grapat a Youtube), amb ganes de transmetre a la humanitat el seu coneixement i les seues inquietuds. De jove (com la majoria de grans científics), va fer els descobriments més importants, però al llarg de tota la seua vida va ser un impulsor de la investigació, proposant problemes i aclarint qüestions a la comunitat científica, donat que ell no podia fer tot el treball que hauria volgut i que li sorgia en la seua ment, per les seues dificultats de mobilitat.

Hawking va continuar el treball de molts científics, que al llarg de la història han anat descobrint les lleis que descriuen el funcionament de l’Univers. En l’antiguitat es pensava que la Terra era el centre de l’Univers i que tot estava format per Aigua, Terra, Aire i Foc. En el segle XVI Copèrnic va proposar que la Terra girava al voltant del Sol, cosa que es va anar verificant al llarg dels anys, amb les propostes de Galileu i Kepler, que va ser el primer en enunciar unes lleis matemàtiques que descrivien les òrbites dels planetes, i que resultaven ser el·líptiques. Però va ser Newton el qui va canviar radicalment la manera de pensar: en el seu llibre “Principis matemàtics de la filosofia natural”, va proposar que les mateixes lleis feien caure una poma d’un arbre que moure tots els cossos celestials, gràcies a una força que va anomenar Gravetat. Era la primera vegada que algú aplicava una relació matemàtica al moviment de tot el que existeix, i deixava el nostre planeta, la Terra, no com un lloc privilegiat, sinó com un lloc més de l’Univers.

Els científics van continuar explicant el món, davant de cada dificultat sorgia algú que donava resposta, com Einstein, que a principis del segle XX va aconseguir explicar la relació entre les noves forces conegudes (Electricitat i Magnetisme) i la Gravetat de Newton. Einstein va ser l’autor de la Teoria de la Relativitat, amb la que tornava a explicar totes les lleis de Newton d’una nova manera i donava resposta a les dificultats plantejades. Aquestes noves lleis tenen conseqüències que contradiuen la nostra intuïció, però que només es poden veure a grans velocitats, grans masses (de la mida de les estrelles) o grans distàncies, i que hui en dia estan sobradament comprovades. Una de les implicacions més conegudes és la consideració que el temps és una dimensió més, a més de les tres de l’espai, i que pot variar segons qui siga l’observador (anar més lent o més ràpid), per mantindre constant la velocitat de la llum. Einstein també va ser un dels iniciadors de l’altra gran teoria de la Física del segle XX, la Mecànica Quàntica, que descriu el món de les partícules elementals, que són les que formen els àtoms, els elements fonamentals de la matèria (i que no són els que creien els antics). Però la Mecànica Quàntica no quadrava amb la Relativitat, encara que es referien a aspectes molt diferents de la naturalesa. Einstein va intentar unificar-les tota la seua vida i no ho va aconseguir.

Projecció en dos dimensions d’una Varietat de Calabi-Yau, un dels elements geomètrics que contempla la Teoria de supercordes com a constituent de l’Univers, i que té les sis dimensions que romanen amagades en el nostre món.

Una de les implicacions de la Teoria de la Relativitat són els forats negres, que es poden formar quan una estrella molt més gran que el Sol acaba tot el seu combustible mitjançant reaccions nuclears. Quan açò passa la força de la gravetat fa que es col·lapse en un espai molt xicotet. Es genera per tant una força en la superfície tan gran que impedeix que res isca de l’estrella, fins i tot la llum. Com diu el seu nom, un forat negre no es pot veure, però els podem detectar (i així s’ha fet) a través del que emet el material que pot caure a ells d’una estrella veïna, i del qual no podrà tornar a eixir mai.

Es van tardar uns anys a trobar forats negres en l’Univers, però no van passar molts més fins que algú demostrara que no eren tan negres, i per primera vegada relacionara la Mecànica Quàntica i la Relativitat d’una manera satisfactòria. En Mecànica Quàntica hi ha partícules reals, que són les que veiem en el nostre món, i virtuals, que poden aparèixer i desaparèixer en milionèsimes de segon, de forma que no es poden detectar però sí deixen rastre. Ha de ser un parell de partícules de matèria i d’antimatèria, un tipus de matèria que té les propietats contràries a la partícula de matèria. Eixes partícules es creen del no res (així ho permet la teoria, basada en probabilitats) i s’anihilen quasi instantàniament. Però què passa si això ocorre en el punt en que comença un forat negre? Una partícula pot caure al forat negre, desapareixent per a sempre, i l’altra pot escapar d’ell. El resultat és que el forat sí pot emetre matèria o energia, i acabar evaporant-se, encara que molt lentament (més ràpidament quan més xicotet siga). Implicacions d’aquest fenomen van tindre ocupat a Hawking al llar de la seua vida, algunes de les quals no va donar resposta fins fa pocs anys. A partir d’aquest descobriment es van reformular moltes qüestions en Física, relacionant-les amb l’altre tema que va ocupar a Hawking, la qüestió de l’origen de l’Univers unida a la unificació de totes les teories de la Física, i que cada vegada es veu més a prop. Després de milers d’anys en què les persones pensaven que no hi havia explicació per a moltes coses, o que cada aspecte de l’Univers tenia una explicació diferent, estem a punt de veure com hi ha una teoria que ho pot explicar tot, les Teories de Supercordes unificades ara en la Teoria M.

Hawking va ajudar a intentar donar resposta a què va passar en el moment del Big Bang, fa uns 13 700 milions d’anys, quan va començar l’Univers. Cal recordar que es va observar que l’Univers està en expansió, pel què es pot suposar que fa eixos anys (i s’ha comprovat experimentalment) estava concentrat en un punt. Com a impulsor de la investigació i divulgador de les seues implicacions, va recolzar l’explicació que donen les modernes teories, com la Teoria M. Aquesta teoria proposa que en realitat hi ha onze dimensions, de les quals nosaltres només veiem quatre (les tres espacials i el temps), les altres estan amagades en mides milions de vegades més xicotetes que les partícules que formen els àtoms. Hawking considerava que al principi de l’Univers les onze dimensions eren iguals i visibles, inclòs el temps, amb la qual cosa no té sentit preguntar-se què va passar abans del Big Bang “es com preguntar-se què hi ha al sud del pol sud”, segons va dir. I per tant, segons Hawking, tampoc té sentit preguntar-se si algú va crear l’Univers, perquè l’Univers existeix per ell mateix i no té necessitat de creació.

Si voleu saber més de tot el seu treball i el seu pensament, no dubteu en llegir els seus llibres, escrits per tal que una majoria puga comprendre el que els Físics descriuen amb complicades fórmules matemàtiques. Vos recomane el seu Best-seller, actualitzat i fet encara més assequible “Brevísima historia del tiempo”, i el llibre on es planteja com es va crear l’Univers i com funciona: “El gran diseño”.