Ciencias

STEPHEN HAWKING: UN LEGADO PARA TODO EL UNIVERSO

16/03/18 por reveduc

A raíz del reciente fallecimiento (14 de marzo 2018) de este genio británico, lo volvemos a recordar y aprovechamos la magnífica explicación de sus teorías entregadas ante millares de personas cuando visitó Chile el año 1997 y publicadas en un reportaje de la Revista de Educación, que a continuación presentamos.

“La visita del famoso científico inglés provocó un hecho inusual en el país: Una figura proveniente del mundo académico se convierte en centro de atención de la opinión pública y de la prensa que cubrió de cerca las distintas actividades que realizó Stephen Hawking en Chile. Una Estación Mapocho desbordante de público siguiendo de cerca la exposición del investigador reflejó magnitud del impacto causado.     

La pregunta que quedó flotando en el ambiente es hasta donde este súbito interés significará un incremento en la valorización de la actividad científica, particularmente en el sistema educativo”.

DE CAMBRIDGE A LA ESTACIÓN

Cuando el Centro de Estudios Científicos de Santiago (CECS) hizo pública la noticia que durante el mes de agosto, el astrofísico británico Stephen Hawking visitaría nuestro país, la mayoría pensó que los únicos que tendrían acceso a escucharlo y conversar con él serían los miembros de la comunidad científica, familiarizados con las herméticas teorías de las ciencias exactas. Y no es de extrañar, pues la visita era el heredero de la cátedra Lucasian, la misma que alguna vez impartiera Newton.

Foto gentileza Centro de Estudios Científicos (CECs)

 

Stephen Hawking es uno de los científicos del presente siglo que mayores contribuciones ha realizado al conocimiento del universo. Sus intrincadas teorías cosmológicas abordan preguntas seculares de la humanidad como por ejemplo, si el tiempo tuvo un principio y un final, por qué recordamos el pasado y no el futuro, por qué hoy existe un orden aparente si antes dominó el caos, entre otras muchas. Ensayar una síntesis de las teorías expuestas por Hawking resulta difícil, pero básicamente la comunidad científica reconoce como su aporte fundamental el desarrollo de una física de los agujeros negros.

ENTENDIENDO LOS HOYOS NEGROS

El concepto agujero negro tiene un origen reciente. Fue acuñado en 1969 por el físico norteamericano John Wheeler y se puede definir como una región del espacio-tiempo de la cual, ni siquiera la luz, puede escapar, debido a la intensa gravedad. Muchas novelas de ciencia ficción han utilizado la figura del agujero negro como un fenómeno letal, pero la realidad es menos terrorífica. En verdad, la idea de que en el cosmos podría existir una estrella que fuera suficientemente masiva y compacta y, por tanto, cuyo campo gravitatorio fuera tan intenso que impidiera hasta que la luz llegara lejos, se remonta al siglo XVIII. Esa estrella no podríamos verla (la luz no nos alcanzaría), pero si podríamos captar su fuerza gravitatoria. Sin embargo, las implicancias de esa idea para la comprensión general del universo sólo logran desarrollarse en el presente siglo. En particular, intentar una interrogante crucial ¿Cómo se forma un agujero negro?

La respuesta se relaciona con el ciclo vital de una estrella. Una estrella se forma cuando una gran cantidad de gas-participante hidrógeno- comienza a colapsar sobre sí mismo debido a sus atracción gravitatoria. Es decir, se contrae.  Las colisiones de átomos tendrán una mayor frecuencia y una mayor velocidad, por lo cual el gas se calentará. En momento determinado, el gas estará tan caliente que los átomos de hidrógeno que choquen tenderán a fundirse, formando helio. Esa reacción hará que la estrella brille y el calor que emite permitirá equilibrar la fuerza gravitacional y la contracción del gas se detendrá. Las estrellas permanecerán estables por un largo período, hasta que consuman todo su hidrógeno y otros combustibles nucleares. Cuando ello ocurre, la estrella deja de producir calor y, en consecuencia, no puede impedir que la fuerza gravitatoria comience a contraerla. Este proceso puede dar lugar a las llamadas “enanas blancas”, estrellas con un radio de pocos kilómetros y una densidad de decenas de toneladas por centímetro cúbico. Pero hay estrellas, que al contraerse, hacen que su campo gravitatorio sea tan intenso que los conos de luz se inclinen hacia adentro, hasta que llega un momento en que no pueden escapar. Y si no puede escapar la luz, tampoco puede hacerlo ningún objeto (nada viaja más rápido que la luz, según la teoría de la relatividad). A esa región se le conoce como agujero negro.

TEORÍA DE LA SINGULARIDAD

Esta estrella colapsa bajo su propia gravedad y su superficie y volumen se reducen a tamaño cero. Es decir,  toda la materia de la estrella está comprimida de tal manera, que la densidad de la materia y la curvatura del espacio-tiempo se hacen infinitas. A esto se le denomina una “singularidad”. Ese era el estado del desarrollo de la teoría cuando Hawking propuso una lectura más audaz de las consecuencias de la existencia de los agujeros negros. Hasta ese instante, la teoría de la “singularidad” sólo se aplicaba a estrellas, y Hawking extendió sus alcances a escala de todo el universo. Planteó que, si cualquier cuerpo que sufre un colapso gravitatorio debe formar una singularidad, entonces, si se invierte la dirección de tiempo, de forma que el colapso se convierte en una expansión, se concluye que el universo –que como se sabe, está en expansión- debe haber comenzado en una singularidad, el big bang. Con ello, se comprobó que el universo tuvo un principio en el tiempo y, por ende no ha existido en el pasado. Se le llama teorema de la singularidad cosmológica, por cuanto ocurre en todo el universo, a diferencia de un agujero negro, donde la singularidad ocurre en una región del espacio-tiempo.

A partir de la década 1970 se empezaron a acumular evidencias empíricas sobre la existencia de los agujeros negros. Los científicos estiman, incluso, que su número podría ser mayor que la cantidad de estrellas visibles (unas cien mil millones sólo en nuestra galaxia). Existen pruebas de que habría un agujero negro con una masa equivalente a cien mil veces la del Sol en el centro de nuestra galaxia. En la actualidad, el estudio de los agujeros negros concentra la atención de los científicos, ya que de ellos se puede extraer la información para articular un modelo que explique el pasado y el futuro del universo.

Una segunda materia donde Stephen Hawking ha realizado una contribución fundamental se refiere a la posibilidad de que “los agujeros negros no sean tan negros”, como él mismo adelanta en su libro “La historia del tiempo”. Esto quiere decir que un agujero negro debería emitir partículas y radiación como si fuera un cuerpo caliente con una temperatura que sólo depende de la masa del agujero negro: cuanto mayor sea la masa, menor será la temperatura. A partir de este descubrimiento se abre una serie de incógnitas acerca de la posibilidad de recuperar la información que el agujero negro absorbe (algo parecido a la evaporación del agua). Estos son algunos de los temas que la mente de Stephen Hawking ha impuesto su huella.

ENTRADAS AGOTADAS

El martes 19 de agosto el CECS organizó una conferencia donde Hawking dictaría la charla “Agujeros negros y Estructura del Universo”. Semana previas a la actividad las entradas estaban agotadas. Fue tal la demanda que el número de asistentes alcanzó a 4 mil 500, de los cuales sólo un pequeño porcentaje correspondía a iniciados. El resto, estudiantes de educaciones medias y universitarias, profesores, empleados públicos, profesionales y gente que pocas veces en su vida ha desarrollado un problema matemático.

Antonio Pedraza, de profesión actor, sostiene que su motivación a estar presente fue el “hecho histórico de tener una persona tan grande con esas características y saber qué es lo que pasa con la ciencia física en este momento. “No sé nada de física, incluso me apestan los números”. Y aunque afirma que esta conferencia era para los que la podían entender, igual hubo cosas simples para la gente que no tiene mucho conocimiento. “Creo que su aporte es simplificar al máximo lo difícil de sus teorías y por eso la gente quedó conforme”.

Tras exponer pedagógicamente y con pinceladas de humor sobre el teorema de la singularidad cosmológica y el origen del universo, también conocido como el big bang: su teoría de los agujeros negros; la teoría de las cuerdas, entre otros, sostuvo que el universo es finito, redondo y sin bordes, porque “es más elegante y así lo habría elegido Dios”.

Concuerda con él joven Javier Valenzuela (20 años, estudiante de Ingeniería de la Universidad Católica). Afirma que para él la física es fundamental, por lo tanto, una oportunidad así no se la podía perder. “Ahora estoy en plan común, pero quiero especializarme en mecánica. Después de escuchar a Hawking me voy con la sensación de que hay mucho más allá de lo que nosotros podemos llegar a aprender.

Igual entendí algo porque lo habíamos estudiado: los spins, las partículas, la teoría de strings y física cuántica. Pero difícilmente alguien común y corriente que haya venido a escuchar esta conferencia la pudo captar del todo”.

Por su parte, Soledad Ruiz, estudiante de sicología señaló que: “Vine porque me interesaba conocer un  poco más de su teoría. Él tiene libros de divulgación y yo había leído parte de “La historia del tiempo” y aunque creo que siempre es complicado “vulgarizar” una teoría, Hawking tiene la genialidad de explicarlo todo con claridad”.

Foto gentileza Centro de Estudios Científicos (CECs)

 

UNA INTUICIÓN MATEMÁTICA

Con su aspecto más bien desordenado y carácter excéntrico, Stephen Hawking llamaba la atención en el colegio por su manera de hablar, tendía a balbucear, igual que su padre. Por cierto nada tenía que ver con la enfermedad que le aquejaría años más tarde.

Su vida azarosa parece marcada por hitos importantes. Nació en plena Segunda Guerra Mundial, a principios de 1942, y cuando tenía dos años de edad podría haber muerto junto a su familia, al ser destruida su casa en un bombardeo. El padre, un médico especializado en enfermedades tropicales anhelaba una buena educación para él, sin embargo, cuando debía dar el examen para una beca en Westminster, se enfermó. Ingresó, entonces, a un exigente colegio religioso en la localidad donde vivía.

Sus maestros lo consideran un buen estudiante y solo por sólo un poco por encima del término medio. En esa época, las tareas para la casa llenaron sus tardes, y el tiempo libre lo destinaba junto a sus amigos a crear juegos de tablero. Las reglas formulabas por él, eran tan complicadas, que demoraban tardes enteras en dilucidarlas.

A los 14 años decidió dedicarse a las Matemáticas y la Física, además de la Química, para satisfacer a su padre que lo quería médico. Eran disciplinas para las cuales estaban dotados de un talento especial. Ingresa a la Universidad de Oxford con algo de nostalgia por sus amigos que se dispersaron. Gracias a su brillante agudeza matemática, que le permite conseguir logros importantes con poco esfuerzo, se ubica en la categoría de los privilegiados. Con desgano, en clases hacía notar los errores que descubría en los libros de texto. Esta es su época bohemia en que gustaba de las charlas junto a una cerveza.

Siempre fue malo en los deportes, pero el remo, infaltable en ese centro de estudios superiores, le daba una oportunidad, ser el timonel. Lo escogía por su poco peso y su fuerte voz al dirigir la embarcación.

El mismo año que ingresó a la Universidad de Cambridge, conoció a Jane Wilder, quien más tarde sería su esposa, y tuvo los primeros atisbos del mal que lentamente atacaba su sistema motor, esclerosis lateral amiotrofia. Una enfermedad rara e incurable que según los diagnósticos significa pocos años de vida. Sueños recurrentes en los que sabía que iba a morir pero decidía aprovechar el poco tiempo y luchar por otros, más el apoyo de su novia, fueron decisivas para rescatarlo de la depresión. Y se dedicó por entero a la ciencia iniciando una carrera ascendente.

 

José Maza:

“PARA ACTUALIZAR LA CIENCIA EN EDUCACIÓN SE DEBE RECICLAR A LOS PROFESORES”

Afirmó el destacado astrofísico chileno, José Maza (Premio Nacional de Ciencias Exactas 1999) quien comentó en su momento el significado de la visita de Stephen Hawking y su relación con la enseñanza de la ciencia en el sistema escolar.

 ¿Cuáles son los aportes fundamentales de este científico británico al conocimiento del universo?

“Muchos son los logros científicos de Stephen Hawking. Lo más destacado dice relación con los hoyos negros, efectos cuánticos en hoyos negros, el big bang, el origen del tiempo. La evaporación de los hoyos negros, posibles hoyos negros primordiales etc. Son tópicos en los cuales Hawking ha dejado su huella”.

¿Cuáles son los principales problemas que las ciencias que estudian el macro-cosmos se plantean resolver en la actualidad?

“Hay muchos problemas que la astronomía contemporánea quisiera resolver. Ellos van desde la formación estelar, la búsqueda de planetas en otras estrellas, hasta entender el origen de las galaxias y la estructura del cosmos en gran escala”.

¿Cómo podrían los sistemas educativos asumir los nuevos conocimientos que entregan las ciencias, dada la complejidad y rapidez en que van surgiendo los descubrimientos?

 “Los nuevos conocimientos podrían irse incorporando en la educación a través de cursos de perfeccionamiento a los profesores, la elaboración de material adecuado (tanto escrito como multimedia), y poner a disposición directa de los estudiantes material elaborado por expertos, mediante internet. Una gran cantidad de conceptos de astronomía pueden ser transmitidos y asimilados por los estudiantes pero es necesario que sean presentados en forma clara y precisa por quien los entienda bien. Es imposible que un profesor enseñe, por ejemplo, lo que es un hoyo negro, si él no lo entiende adecuadamente. Por eso creo que el perfeccionamiento o reciclaje de los profesores de enseñanza básica y media es fundamental para poder actualizar algunos contenidos científicos en la educación. Internet abre también una nueva dimensión al perfeccionamiento del magisterio”.

 

La fotografías son gentileza del Centro de Estudios Científicos (CECs).

 

 

 

 

 

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