Breves respuestas a las grandes preguntas

Breves respuestas a las grandes preguntas, Stephen Hawking

Gracias a valiosos divulgadores científicos, como Carl Sagan, Neil Degrasse Tyson y el mismísimo Stephen Hawking; las grandes teorías y leyes que explican cómo funciona nuestro universo y dilucidan de dónde provino todo y hacia dónde podría ir todo, son puestas al alcance del público en general. Dejando atrás sesudas ecuaciones y complejos cálculos matemáticos, sus explicaciones permiten que el lector logre entender, de una forma sencilla, lo que ellos han logrado descubrir luego de arduos años de investigación; son una suerte de ‘traductores' del mundo científico.
Dentro de este marco, el físico teórico y cosmólogo británico, Stephen Hawking (1942-2018), produjo un parteaguas en el público general con su libro Breve historia del tiempo: del Big Bang a los agujeros negros (1988), y, exactamente veinte años después, de manera póstuma, ha vuelto a hacerlo con Breves respuestas a las grandes preguntas. Este hombre, atrapado en una escafandra por su ELA (la esclerosis lateral amiotrófica es un tipo de enfermedad motora neuronal en la que las células nerviosas del cerebro y de la médula espinal se atrofian y luego se cicatrizan o se endurecen, provocando en las personas que la padecen una pérdida paulatina de la capacidad de controlar sus movimientos, de hablar, de comer y finalmente de respirar) superó los límites del cuerpo y pudo viajar por el universo al interior de su mente brillante, hacer preguntas, encontrar respuestas y divulgar lo hallado.
Breves respuestas a las grandes preguntas es un trabajo póstumo que contiene los pensamientos finales de Hawking sobre las preguntas más importantes que le fueron formuladas a lo largo de su vida; tanto por él mismo, como por científicos, emprendedores, personas de negocios, líderes políticos y el mundo en general. Libro que se nutrió del archivo íntimo del físico, completado en colaboración con colegas académicos, su familia y quienes administran el legado de Hawking.
1. ¿Hay un Dios?
Acaso ¿Dios es una pregunta válida para la ciencia? Pues para Hawking sí, porque no hay nada más fundamental que determinar qué o quién creó o «controla» el universo; es decir, el origen de todo. Sobre este tema, desde la primera infancia de la humanidad, se ha buscado dar explicaciones a los fenómenos incomprensibles, muchas de estas míticas y sobrenaturales. Luego de la irrupción de la filosofía, con el salto del mito al logos, la ciencia tomó la batuta para hallar un marco racional que comprenda el universo a través de las leyes de la naturaleza; leyes inmutables y universales. de pronto conocer la mente de un Dios a través de las leyes de la naturaleza, de un Dios impersonal —tal cual como lo concebía Albert Einstein— que, posiblemente, designó las leyes que rigen todo y no pueden ser transgredidas.
De lo que se conoce hasta el momento, el punto de partida sería el Big Bang. Se sabe que, para que exista un universo tiene que haber masa, energía, espacio y tiempo. al haber ocurrido esta gran explosión, se desencadenó tanto energía positiva como energía negativa, esta última supuso la generación del espacio. Adicional, también el tiempo surgió del Big Bang; por lo tanto, si retrocedemos hasta el origen del universo, hasta cuando este fue tan pequeño —hasta cuando en realidad se trató de un agujero negro—, según las leyes de la naturaleza, en ese punto el tiempo se detiene. Por lo tanto, de acuerdo a lo que nos dice Hawking, y tomando en cuenta este factor lógico del tiempo, no hay posibilidad de un creador pues no existió un tiempo en que, a su vez, haya existido un creador; entonces, la pregunta de si Dios creó el universo no tendría sentido. No obstante, y esto se suma al debate; un universo eterno no necesita de la presencia de un Dios, pero un universo creado sí.

2. ¿Cómo empezó todo?
La teoría de la relatividad general de Einstein significó un gran avance al haber unificado el tiempo y el espacio. A partir de esta teoría se empezó a entender al tiempo como magnitudes dinámicas cuya forma depende de la materia y la energía en el universo; y que sólo están definidas dentro del mismo universo, por lo que no se podría hablar de tiempo antes de que el universo comenzara.
Gracias a Edwin Hubble sabemos que el universo se expande. Mediante un análisis de la luz que emiten las galaxias, descubrió que estas se estaban alejando, observó nebulosas a distancias tan grandes que su luz tardó miles de millones de años en llegar hasta nosotros. Esto indicó que el comienzo del universo no pudo haberse producido hace pocos miles de años. A partir de la tasa actual de expansión, se ha podido determinar que las galaxias debieron haber estado muy juntas hace, aproximadamente, unos diez a quince mil millones de años; que sería la edad actual del universo. Por lo que, todo empezó de algo muy pequeño que fue expandiéndose hasta dimensiones enormes.
Roger Penrose y Hawking probaron teoremas geométricos que indicaron que el universo debe haber tenido un comienzo; aunque, al parecer, las leyes de la ciencia quedan en suspenso al comienzo del mismo, porque la teoría de la relatividad general deja de ser válida y no puede ser usada en dimensiones tan pequeñas en las que reina una cierta aleatoriedad e incertidumbre. Para entender el origen del universo habría que incorporar a la teoría de la relatividad general, el principio de incertidumbre de Werner Heisenberg. Con ello, de momento, se puede asignar una probabilidad a una historia particular del universo.
De acuerdo al trabajo de Richard Feyman, citado por Hawking, este propuso que el universo tiene múltiples historias con su propia probabilidad; se asigna una probabilidad particular a cada historia. Si a esto se añade las denominadas condiciones de frontera, que dicen lo que sucede en las fronteras del universo; es decir, en los bordes del espacio y el tiempo; y a esto se suma lo que Jim Hartle y Hawking propusieron con la «ausencia de fronteras» en el tiempo imaginario (significa reemplazar el tiempo real que experimentamos y así hacer que los cálculos matemáticos funcionen) asumiríamos que: si la condición de frontera del universo es que no tiene fronteras en un tiempo imaginario, este no tendría una única historia. Así, las historias en el tiempo imaginario determinarían las historias en el tiempo real, habiendo una abundancia de historias para el universo; sin embargo, el elemento determinante sería el principio antrópico; en suma, que el universo tiene que ser más o menos como nosotros lo vemos, porque si fuera diferente no habría nadie para observarlo, descartando las historias inadecuadas para este universo que no contemplen cosas como el desarrollo de vida inteligente.
Según lo que explica Hawking, en épocas muy tempranas el universo experimentó un período de expansión muy rápida, sucediendo fluctuaciones cuánticas que fueron las semillas de la estructura de nuestro universo, de las estrellas, de las galaxias y de nosotros mismos. En el tiempo imaginario el universo comenzó como una esfera pequeña y ligeramente aplanada, parecida a una cáscara de nuez.

3. ¿Hay más vida inteligente en el universo?
Primero que nada, siguiendo a Hawking, lo que normalmente se considera como «vida» son cadenas de átomos de carbono, con algunos otros átomos como nitrógeno y fósforo. Ingredientes que estuvieron presentes en la Tierra y que sirvieron para el aparecimiento de la vida. En cuanto a las condiciones básicas para que exista un ser vivo, estas son dos: genes (un conjunto de instrucciones que le indican cómo continuar vivo y reproducirse) y metabolismo (un mecanismo para llevar a cabo dichas instrucciones).
Según el ya mencionado principio antrópico, si el universo no hubiera sido adecuado para la vida sencillamente no estaríamos aquí. Por otro lado, la aparición temprana de seres en la Tierra sugiere que hay posibilidades, nuevamente, de una generación espontánea de vida en condiciones adecuadas; aunque las probabilidades sean muy bajas y aún más bajas de que esta sea inteligente. Si hay vida allá afuera debe estar remotamente lejos, pues ya debieron haber contactado con nosotros; y si esto sucediera, de acuerdo a las previsiones de Hawking, el contacto sería similar a lo que aconteció entre Cristóbal Colón y los habitantes originarios de América: algo catastrófico. Quizás nuestro planeta sea el único en la galaxia, o incluso en el universo observable, en donde ocurrió tal milagro de vida inteligente.
La otra alternativa sería pensar en otros tipos de «vidas»; por ejemplo, las máquinas o los virus informáticos. Estos últimos cumplen con los requisitos de replicarse a sí mismos (reproducción) y tener un metabolismo; aunque este sea debido a un anfitrión. Gracias a que se ha podido mapear exitosamente el ADN humano, en el futuro será posible corregir errores genéticos y modificarlos, posibilitando el aparecimiento de una nueva especie humana rediseñada para poder vivir muchos más años, viajar y colonizar otros planetas y estrellas.

4. ¿Podemos predecir el futuro?
Antes de la ciencia, los fenómenos naturales eran entendidos como arbitrarios y azarosos, se los explicaba aduciendo una intervención divina. Cuando la gente se fue dando cuenta de algunas regularidades en el comportamiento de la naturaleza, así como de los cuerpos celestes, se pudo generar mejores explicaciones e, incluso, algunas predicciones sobre comportamientos conocidos; por ejemplo, con la ley de gravedad se puede predecir el movimiento de casi todos los cuerpos celestes. Hawking continúa: si bien, según Pierre-Simon Laplace, en algún instante conociéramos las posiciones y velocidades de todas las partículas del universo, podríamos calcular su comportamiento pasado o futuro mediante predicciones; pero, esto resulta muy difícil por la complejidad de las ecuaciones, la presencia del caos y, especialmente, por el principio de incertidumbre (no se puede conocer con precisión la posición y la velocidad de una partícula) y los agujeros negros (no es posible observar las partículas en su interior). Lo que dificulta que siquiera conozcamos con precisión las posiciones y las velocidades de las partículas en el presente.

5. ¿Qué hay dentro de un agujero negro?
Hawking explica que, la primera discusión sobre agujeros negros, fue puesta en escena por John Michell, en 1783. Este científico planteó la posibilidad de que existan estrellas con mayor masa que el Sol, con una gravedad que no permita el escape de la luz; las llamó estrellas oscuras y posteriormente pasaron a ser conocidas como agujeros negros. John Wheeler, en las décadas de 1950 y 1960, enfatizó que muchas estrellas acaban por colapsarse y previó muchas de las propiedades de los agujeros negros. Otro de los investigadores sobre estas estrellas súper masivas, continuando con Hawking, fue Robert Oppenheimer, quien demostró que una estrella que no pueda ser sostenida por la presión y si se sobrepasaba dicha presión, siendo que la estrella fuese uniforme y esféricamente simétrica, esta se contraería a un punto de densidad infinita, tal punto denominado singularidad. Roger Penrose propuso la conjetura de censura cósmica, según la cual todas las singularidades formadas por el colapso de estrellas están ocultas a la vista, dentro de agujeros negros.
Un agujero negro es una región del espacio-tiempo en donde la gravedad es muy fuerte, tal espacio-tiempo está violentamente distorsionado y las simetrías rotas. Estas regiones tienen una frontera llamada horizonte de sucesos, ahí la gravedad se hace lo suficientemente intensa como para atraer la luz hacia atrás. Desde este punto no hay ninguna clase de escapatoria. Si, hipotéticamente cayéramos dentro de uno, la gravedad tiraría más fuerte de nuestros pies que de la cabeza, al estar ésta más cerca del agujero negro. Seríamos estirados longitudinalmente y aplastados por los lados. Si dicho agujero negro tuviera una masa de unas pocas veces la de nuestro Sol, seríamos desgarrados y convertidos en espaguetis antes de llegar al horizonte. Quien cayera en el agujero no notaría nada en particular; pero, quien lo estuviera observando desde lejos nunca lo vería cruzar el horizonte de sucesos, sino que parecería que estuviera siendo frenado y se quedaría flotando justo afuera. Su imagen se volvería cada vez más tenue y más roja, hasta que se perdería de vista.
Desde el exterior no se puede decir lo que hay dentro de un agujero negro, aparte de su masa, carga eléctrica y momento angular. A medida que nos alejamos de estos, la curvatura del espacio-tiempo va disminuyendo. Muy lejos, el espacio-tiempo se parece mucho al espacio-tiempo plano. No obstante, según Hawking, los agujeros negros deben contener una gran cantidad de información oculta al exterior; pues, como la información requiere de energía, y la energía tiene masa; entonces, si en una región del espacio hay demasiada información esta colapsará en un agujero negro, cuyo tamaño reflejaría la cantidad de información contenida.

6. ¿Es posible viajar en el tiempo?
Para viajar en el tiempo, expone Hawking, se necesitaría de una nave espacial que pudiera ir más rápido que la velocidad de la luz; no obstante, la potencia requerida para acelerar dicha nave se haría cada vez mayor cuanto más esta se acercara a la velocidad de la luz; necesitando de una potencia infinita para acelerar más allá de tal magnitud, por lo que sería imposible viajar al pasado.
Aunque, prosigue Hawking, al haber evidencia experimental de que el espacio y el tiempo están deformados a causa del contenido de materia y energía, si se consiguiera deformar suficientemente el espacio-tiempo se podría regresar al pasado. Se crearía un pequeño tubo o agujero de gusano conectando dos lados de la galaxia y actuando como un atajo.
Para crear tal agujero de gusano habría que deformar el espacio-tiempo de una manera opuesta a como lo deformaría la materia normal; es decir, como una silla de montar. Se necesitaría de materia con masa negativa y densidad de energía negativa. Dentro de la teoría cuántica se permite que la densidad de energía sea negativa en algunos lugares, siempre que sea positiva en otros. Esto es permisible por el principio de incertidumbre, que establece que ciertas magnitudes, como la posición y la velocidad de una partícula, no puedan tener valores bien definidos simultáneamente. Cuanto más precisa sea la posición de una partícula, mayor es la incertidumbre en su velocidad.
Hawking era consciente de que, con nuestra comprensión actual, no cabía descartar a totalidad los viajes en el tiempo. Veía como una posibilidad que seamos capaces, a futuro, de crear un agujero de gusano o curvar el espacio-tiempo; aunque, esto plantearía preguntas y problemas, como: si en algún momento remoto sí aprendimos a viajar en el tiempo ¿por qué nadie del futuro ha regresado para decirnos cómo hacerlo?, ¿es necesaria una ley de protección cronológica que evite que las personas regresen a matar a nuestros padres para evitar nuestro nacimiento? Incluso, el físico británico organizó una fiesta para viajeros en el tiempo. Sin contar a nadie sobre dicha fiesta, hasta que ésta terminó, envió las invitaciones esperando que alguien pudiera encontrarlas en el futuro para viajar al pasado y reunirse con él.

7. ¿Sobreviviremos en la Tierra?
A pesar de las numerosas advertencias por parte de científicos preocupados por el destino del ser humano y del planeta Tierra, incluido Stephen Hawking, el Reloj del Juicio Final (iniciado en 1947 tras la explosión de la primera bomba atómica), se está acercando peligrosamente a un punto crítico de no retorno. A decir de Hawking, los principales problemas que nos han llevado a este punto tienen como raíz un mal liderazgo de gobernantes que, sin experiencia ni capacidad de tomar decisiones sensatas ante una crisis, han generado un ambiente de inestabilidad política como en ningún otro momento.
La Tierra está amenazada en muchos aspectos: los recursos físicos se están agotando, estamos al borde de una segunda Era Nuclear; y, principalmente, las actividades humanas y tecnológicas están afectando los sistemas climáticos de una forma que podría cambiar para siempre la vida en el planeta. Los gobiernos y las sociedades deben tomar medidas urgentes pues, si el calentamiento global sigue avanzando, el clima en la Tierra podría volverse como el de Venus: hirviente y con lluvias de ácido sulfúrico.
Ante semejante panorama, analiza Hawking, muy similar a crisis previas como la europea del medioevo, que obligó a buscar otros territorios y por efecto colonizarlos, como sucedió en América, actualmente los lugares que quedan están en otros mundos. Por ello, si no hay una voluntad política para utilizar la tecnología para reducir las emisiones de carbono, al menos se esperaría un avance en ingeniería genética en humanos; tal que sí mejorar la especie, en cuanto cualidades mentales y físicas, para poder enfrentar nuevos desafíos como el mundo, cada vez más complejo que nos rodea, o los viajes espaciales. de momento las computadoras nos aventajan en velocidad, sin mostrar signos de inteligencia; pero, si su complejidad sigue avanzando hasta replicar el cerebro humano, y estos ordenadores consiguieran diseñar nuevas inteligencias artificiales mucho mejores, habría riesgo de que no solo se independicen de nosotros, sino que prescindan completamente del humano.