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Las teorías del ganador del Premio Nobel de Física que inspiraron a su gran amigo Stephen Hawking

Roger Penrose hizo importantes descubrimientos con su homólogo británico en la década de 1970.

Las teorías del ganador del Premio Nobel de Física que inspiraron a su gran amigo Stephen Hawking

Las teorías del ganador del Premio Nobel de Física que inspiraron a su gran amigo Stephen Hawking

El ganador de la mitad del Premio Nobel de Física, Sir Roger Penrose, es un matemático, profesor emérito de la Universidad de Oxford, cuyos hallazgos sirvieron de fuente de inspiración para la investigación de Stephen Hawking sobre los agujeros negros.

“Por sus contribuciones en este campo es un reconocimiento más que merecido, aunque es sorprendente que hayan recompensado a un físico cuyo trabajo es tan teórico. Einstein recibió el premio no por la teoría de la relatividad sino por su descubrimiento de la ley del efecto fotoeléctrico, y hay otros ejemplos”, resume Gastón Giribet, Doctor en Física de la UBA-CONICET.

En 1965, diez años después de la muerte de Einstein, Roger Penrose utilizó ingeniosos modelos matemáticos para mostrar que los agujeros negros son una consecuencia directa de la relatividad general y que esconden singularidades en su corazón.

“Si los resultados de las fórmulas matemáticas que describen las teorías físicas dan como respuesta el infinito, esto es un síntoma del fracaso de la teoría, de que ha perdido su poder de predicción, de que ha dejado de describir la naturaleza. Esto ha sido demostrado por el trabajo de Hawking y Penrose: las ecuaciones de Einstein que describían la evolución del cosmos parecían ‘romperse’ y dejar de ser válidas en los primeros momentos del universo, y algo similar ocurre en el centro de los agujeros negros”, explica Giribet.

La innovadora propuesta de Penrose sigue siendo considerada una de las contribuciones más importantes a la famosa teoría desde Einstein. Los resultados, así como las técnicas y cálculos utilizados, marcaron el comienzo de una nueva era y el camino hacia el futuro en el campo de los agujeros negros.

Ahora se sabe que un agujero negro se forma cuando una estrella muy masiva comienza a colapsar gravitacionalmente, y no hay nada que pueda detener esto. Al final toda la materia es destruida. Y no sólo eso, sino que el espacio-tiempo en sí llega a su fin.

Si sólo se tienen en cuenta los efectos gravitatorios, un agujero negro puede derivarse de sólo tres cantidades físicas: su masa, su carga eléctrica y su velocidad de rotación.

El dúo Hawking-Penrose logró demostrar que, según la relatividad general, en el pasado del universo debe haber existido un estado de densidad infinita en el que toda la materia y la energía se concentraba en el espacio más pequeño. Esta singularidad llevó al Big Bang, la explosión que marcaría el comienzo del tiempo.

Las ecuaciones indican que la singularidad tiene una gravedad infinita o que el espacio es infinitamente curvo. Como no es posible observar nada infinito en el universo, sucede que nuestra comprensión deja de funcionar cuando llegamos a un lugar tan extremo.

“Hawking y Penrose han anulado todas estas alternativas mostrando que las ecuaciones de Einstein, por pequeña que sea la homogeneidad en la distribución de la materia, no permiten otro posible origen del universo que el de nacer de lo infinitamente pequeño, de un punto sin espacio, de un tiempo sin antes”, describe Giribet.

Después de investigar más a fondo esta teoría, los científicos explicaron que las singularidades se formarían en los agujeros negros, así que aplicaron esta idea a todo el universo y desarrollaron los teoremas de singularidad.

“Esto llevó a Hawking y a sus contemporáneos a la pregunta de si el universo había sido alguna vez un punto infinitamente pequeño o si, por el contrario, había comenzado como una pequeña (no infinitamente pequeña) bola densa y caliente que llevaba un puñado de toda la materia de tantos soles y galaxias. Otras posibilidades que los físicos se atrevieron a imaginar parecían más fantásticas, como la idea de un universo oscilante, que hoy se expande pero que una vez supo contraerse antes de rebotar cósmicamente”, señala Giribet.

Lo extraño es que Penrose es ahora un proponente de esta última idea. Habiendo cambiado de opinión sobre el origen del universo, ahora aboga por una cosmología heterodoxa llamada Cosmología Cíclica Conformada, en la que el universo imita el eterno retorno de Nietzsche.

GS