Las manos que Stephen Hawking tomó prestadas para escribir su última teoría

Un día de junio de 1998, el cosmólogo belga Thomas Hertog (Lovaina, 1975) entró por primera vez en el despacho de Stephen Hawking. El director del Departamento de Matemática Aplicada y Física Teórica de la Universidad de Cambridge y mayor celebridad científica del mundo quería entrevistarle para saber si el joven físico tenía lo que había que tener para completar una tesis bajo su tutela. Hawking había perdido su voz una década antes, pero aún era posible mantener una conversación más o menos fluida con él gracias al programa informático Equalizer, que el físico manejaba con un pulsador que tenía bajo la mano derecha, seleccionando palabras en la pantalla.

Hawking quería de su joven pupilo que abordara qué pasó realmente tras el Big Bang. Casi nada. Una pregunta inabarcable que el científico británico —como miles de seres humanos desde Anaximandro— llevaba toda la vida queriendo responder... sin demasiado éxito. Sin embargo, tenía una idea y necesitaba a Hertog para llevarla a cabo.

En 1988 había publicado Breve historia del tiempo, un bestseller inmediato que introdujo al público el concepto de multiverso: Hawking, como los cosmólogos de la época, creía que el Big Bang había generado muchos universos al mismo tiempo, cada uno con diferentes leyes de la física, y solo en algunos de ellos la vida sería posible. Esto se relacionaba con otros conceptos, como la inflación cósmica de Andrei Linde o Alan Guth que teorizaba que tras la explosión inicial, el universo comenzó a expandirse aceleradamente y eso posibilitó la creación de galaxias, estrellas y planetas.

Pues bien, aquel día de 1998, la primera frase que Hawking le dijo a Hertog fue: "Andrei dice que hay infinitos universos. Eso es un escándalo".

Aquel fue el primer paso de un largo camino que cristalizaría, más de veinte años más tarde y ya sin Hawking —las complicaciones de la ELA se lo llevaron en marzo de 2018— en una audaz teoría que observa el Big Bang desde un punto de vista cuántico, y que se recoge en Sobre el origen del tiempo (Debate, 2024), volumen que aparece estos días en nuestro idioma.

El libro no es más que una explicación más comprensible del artículo que Hawking y Hertog escribieron meses antes de la muerte del británico y que fue publicado apenas un mes después de su fallecimiento en el Journal of High Energy Physics. La teoría contradice todo lo que Hawking pensaba décadas atrás. Su último pensamiento sobre el Big Bang fue que no creía que el universo vaya a expandirse indefinidamente, sino que tiene unos límites definidos por la teoría de cuerdas y los hologramas.

La consecuencia más directa de la última teoría de Hawking —rebatida por muchos otros físicos— es que hace imposible que existan una infinidad de multiversos: "No nos hemos reducido a un universo único, pero nuestros hallazgos implican una reducción significativa del multiverso, a un rango mucho más pequeño de universos posibles", declaró el célebre científico en una entrevista meses antes de morir. Esta semana, el cosmólogo Hertog ha visitado Madrid para recordar sus días con el genio británico y, de paso, defender una teoría que según promete puede revolucionar el estudio de la pregunta más fundamental que existe.

PREGUNTA. Cuando comenzaste a colaborar con Stephen Hawking, su libro se había convertido en un éxito, pero al mismo tiempo estaba cambiando de opinión y dudando que los multiversos existieran. El público seguía pensando que existían porque él lo había dicho, pero gente como tú teníais una visión privilegiada de lo que estaba sucediendo dentro de su cabeza.

RESPUESTA. Sí, este fue el Hawking que llegué a conocer como investigador dentro del departamento de física teórica. Muy diferente, por supuesto, de la figura pública. Cuando conocí a Stephen, él ya se había dado cuenta de que su gran teoría del Big Bang en Breve historia del tiempo no estaba funcionando. ¿Pero qué faltaba, qué estaba mal en esa hipótesis? Esa era la pregunta clave y lo que nos mantuvo ocupados durante 20 años.

P. Cuando ambos convergen para dar forma a esta nueva teoría, ¿habían partido desde posiciones muy distantes en su idea sobre el origen del universo? Sabemos más o menos cuál ha sido la trayectoria intelectual de Hawking, ¿pero la suya transcurrió en paralelo?

R. Sí, muy en paralelo. Yo soy varias décadas más joven que Hawking, y él fue mi mentor. Así es como me convertí en su estudiante de doctorado y me presentó su pensamiento. Supongo que, en retrospectiva, fue una suerte que Hawking estuviera tan confundido cuando me convertí en su alumno. Su teoría no funcionaba. El multiverso, la idea de que hay muchos universos y nosotros solo estamos en uno de ellos, y por eso es apto para la vida, tampoco estaba funcionando. La idea de que habría algún tipo de gran verdad matemática que explicara la naturaleza biofílica de nuestro universo estaba tan lejos como era posible.

Esta era una de esas paradojas y misterios que se investigan activamente en la física teórica. Y entonces me aceptó, cada cuatro años solía acoger a un estudiante para dar vueltas a este problema y realmente no había encontrado una solución. Solo lo hizo mucho más tarde, después de mi doctorado. Nuestro pensamiento era a menudo paralelo. Supongo que lo que yo aporté a Hawking —en una etapa mucho más tardía, cuando ya habíamos cambiado de opinión y adoptado esta perspectiva de estudiar el Big Bang desde adentro hacia afuera, con una perspectiva cuántica— fueron estas nuevas ideas sobre holografía, que realmente nos permitieron implementar matemáticamente esta nueva visión. En aquel momento él ya tenía grandes dificultades para comunicarse.

P. Dentro de las complicaciones para hablar con él, ¿había también lugar para discrepar?

R. Realmente nos faltaba algo para que todo encajase. Este no es un libro de filosofía. Es nuestra nueva visión, una explicación profundamente evolutiva del diseño del universo que comenzó con mucha intuición. Pero en física teórica, esa intuición eventualmente tiene que estar basada en las matemáticas. Ahí es donde entró la holografía. Y eso es lo que nos faltaba. Pero las discusiones con Hawking estaban basadas en esa intuición. Éramos nosotros dos, cada uno realizando los experimentos del otro, era una manera adecuada para intercambiar ideas. Y creo que por eso también se convirtió en una colaboración tan íntima, precisamente porque estábamos genuinamente buscando en la oscuridad.

P: Accidentalmente, hace unos años, siendo yo un periodista científico pipiolo, entrevisté a Alan Guth, uno de los padres de este concepto del multiverso. En su momento me fascinó que un cosmólogo del MIT, probablemente una de las personas más inteligentes con las que había hablado, creyera que todo esto no era ciencia-ficción, sino la hipótesis más probable: millones de universos y una constante cosmológica que determina dónde hay vida y dónde no. Aparentemente no estaba tan resuelto como parecía.

R. No, no, en absoluto. Esto también fue una historia de propaganda estadounidense. De hecho, tengo la sensación de que esa ingenua imagen del multiverso se encuentra actualmente en retirada en los círculos científicos. Está desapareciendo precisamente porque ha quedado claro que no es comprobable. No solo porque obviamente no podemos ir a otro universo, sino por una razón más profunda: porque la teoría del multiverso ni siquiera produce predicciones inequívocas sobre lo que deberíamos observar. Y eso es porque no nos dice en cuál de estos universos deberíamos estar. Y ése es un problema que Guth siempre ha ocultado bajo la alfombra y que ahora nos damos cuenta de que, de hecho, va a las raíces de la física.

"Cuando podía moverse, Hawking jugaba a ser Dios, luego adoptó una perspectiva más humana"

Nuestra teoría es una respuesta a ese problema. Para mayor claridad, en esta hipótesis no estamos diciendo que no existan otros universos. Tampoco que no pueda haber vida en otro planeta, sino que esos otros universos, o la vida en otro planeta, no juega un papel en la comprensión de la evolución de este universo. Guth empleaba un tipo de visión divina, jugaba a ser Dios sobre un océano de universos. Nosotros nos planteamos cómo podíamos ponernos dentro del universo, y desde ahí comenzar a hacer el camino hacia atrás. Es muy diferente.

P. En el libro recoge cómo Hawking quería escapar al llamado principio antrópico que originalmente defendía: "vemos el universo en la forma que es porque nosotros existimos". Hay algo poético en cómo un hombre que ve su cuerpo decaer mientras su mente sigue vibrando va cambiando también de posición intelectual, desde una más omnisciente a otra más humana.

R. Sí, cuando todavía podía moverse, Hawking jugaba a ser Dios, del mismo modo que Guth jugaba a ser Dios. El Hawking posterior, profundamente confinado en su silla de ruedas, adopta, en cierto sentido, una perspectiva más humana. Es una observación interesante.

P. Siempre nos han enseñado el Big Bang como una situación en la una partícula más pequeña que un grano de arena pero con una densidad altísima explota y da lugar a todo lo que conocemos. Pero esa historia implica también un antes, algo que provocara esa liberación de energía. Ustedes sin embargo hablan de "un día sin ayer", de que no hubo nada antes y que en ese momento nació el tiempo y las leyes de la física. ¿Cómo podemos imaginar un evento así?

R. Desde que se hizo el descubrimiento del Big Bang por Lemaître a finales de los años veinte, hemos tratado de no afrontar la idea de que este Big Bang tenga un origen verdaderamente genuino. Estaba claro que este es el origen del tiempo. Pero supongo que la intuición, la esperanza, ese tipo tan humano de búsqueda de causas nos llevaba a pensar "bueno, quizá no sea realmente el origen y tal vez podamos encontrar una causa, busquémosla". Hemos intentado hacer eso. Se han ideado muchísimos modelos y ninguno de estos me convence. El multiverso es otra explicación de que quizás el Big Bang sea solo una cosa local dentro de algo más grande.

Así que estoy tratando de alejarme de eso. Estoy tratando de transmitir el mensaje que surge de mi trabajo con Hawking, de que con el Big Bang generalmente hemos descubierto algo sin una causa y que, por lo tanto, esa pregunta no tiene sentido. La idea de tratar de entender el Big Bang sobre la base de leyes de la física inmutables y eternas que en cierto modo trascienden, como verdades platónicas, el universo físico, es otra forma de no afrontar realmente la idea de que se trata de un origen genuino.

"No tiene ningún sentido preguntarse qué había antes del Big Bang"

¿Quizás no existió antes un universo, pero ya estaban ahí las leyes de la física o las matemáticas? Por eso resulta tan sorprendente esta hipótesis en la que mientras nos vamos acercando al Big Bang, observamos que las leyes de la física se simplifican, se unifican, que hay una especie de árbol de leyes que tomó forma en las primeras etapas. Y luego retrocedemos más en el tiempo y vemos que esto no termina con esta unificación, que esta simplificación no se detiene: que no hay ninguna verdad fundamental ahí. Es la evolución la que tiene la última palabra. Como usted ha señalado, en nuestra hipótesis, el origen del tiempo es también el origen de la física, y por tanto, la pregunta que usted hacía se evapora. Creo que ese es quizás el punto clave.

P. Es decir, la teoría que suele manejarse sobre el Big Bang presupone que las reglas físicas que tenemos ya se aplicaban antes de la explosión.

R. Siempre hubo un conflicto entre, por un lado, esta predicción de que hubo un origen del tiempo con el Big Bang y, por el otro, la idea de que teníamos leyes inmutables. No pueden ser ambas cosas, ¿verdad? O el origen del tiempo no es generalmente el origen, o estas leyes no son fijas. En cierto sentido, nos estamos tomando más en serio el Big Bang como origen y, en cierto modo, insinuamos que éste no es solo el origen del tiempo, sino un horizonte epistémico. Por eso, la cuestión de qué había antes del Big Bang desaparece del marco, y eso es muy fascinante.

P. Entonces, esa búsqueda de un manual de instrucciones que pueda aplicarse en cualquier rincón del universo, como el modelo estándar de la física de partículas… ¿tendría sentido bajo este nuevo prisma? ¿O estoy yendo demasiado lejos?

R. Estás yendo demasiado lejos. Porque esta naturaleza evolutiva de las leyes de la física que suponemos se desarrolló en las fases más tempranas de la evolución del universo. Por eso observamos, percibimos y pensamos que las leyes de la física son fijas. Y está bien. Han sido fijas durante 13 mil millones de años. Y es muy útil combinar todas estas leyes para buscar las leyes que gobiernan la materia oscura, por ejemplo, más partículas, más fuerzas… es simplemente, que cuando alguien tan loco como Hawking quiere impulsar hacia atrás todas estas leyes, hasta el mismo Big Bang, ahí es donde descubres su naturaleza evolutiva. Entonces, conceptualmente, las leyes de la física que observamos hoy, según esta hipótesis, son el resultado de un acto de evolución primigenia.

"Cuando alguien tan loco como Hawking quiere impulsar hacia atrás todas estas leyes, hasta el mismo Big Bang, es donde descubres su naturaleza evolutiva"

Y sigue siendo muy útil y sumamente interesante intentar comprender este árbol de leyes. ¿Cómo surgió? ¿Cuáles fueron los puntos de bifurcación? Entonces, ¿qué son los fósiles? Nosotros todavía no conocemos ese árbol de leyes porque está escondido en medio del Big Bang, es todavía un poco extraño, un poco como la situación que vivió Darwin en el siglo XIX, sólo tenemos unos pocos fósiles, muy bien, ¿qué vamos a hacer con ellos?

P. Me fascinan todas las comparaciones que estableces en el libro entre la biología y la física, porque popularmente la física siempre ha sido vista más como una ciencia más científica que la biología. ¿Tal vez fue un error para la disciplina buscar una belleza matemática eterna que pudiera explicarlo todo mientras la biología ha abrazado sin problemas el caos y la aleatoriedad que gobiernan las leyes de la naturaleza?

R. Sí. Creo que los físicos siempre han pensado que si no buscamos una teoría final, estamos perdidos. Mientras que la biología ha demostrado que se puede ser una ciencia muy productiva, útil e interesante. Con una visión profundamente evolutiva también. Y lo que estás buscando no es una respuesta final. Un biólogo no busca predecir el árbol de la vida desde los primeros principios, sino buscar correlaciones entre las diferentes ramas del árbol de la vida para entender cómo todo se une y cómo surgió. En cierto modo, creo, desde un punto de vista ontológico más fundamental. Como habrás comprendido bien, estoy defendiendo que la física no es diferente.

P. O al menos no es superior.

R. Nada superior. Es más universal en el sentido de que las leyes de la física que descubrimos se aplican a una amplia gama de fenómenos, porque las leyes de la biología sólo se aplican a la vida. Pero no es una diferencia epistémica. Eso es lo que estoy diciendo.

P. Otra cita de Hawking: “Las leyes de la ciencia, tal y como las conocemos actualmente, contienen muchos números fundamentales, como el tamaño de la carga del electrón o la ratio entre las masas del protón y el electrón… lo reseñable es que los valores de estos números parecen haber sido ajustados para hacer posible el desarrollo de la vida”. ¿Cómo encaja esa idea del universo biofílico, que privilegia la vida, en esta nueva teoría?

R. El universo es biofílico al nivel de la física. Tenemos una larga lista de propiedades, esa es una observación. ¿Qué podemos hacer con esto? Hawking dijo que era una verdad matemática, una teoría eterna. Otros como Guth dijeron “son los multiversos, una completa aleatoriedad”. Y nuestra explicación creo que se sitúa en un punto intermedio.

Es verdad, es necesidad matemática y es completa aleatoriedad. Es una explicación evolutiva. De modo que la naturaleza biofílica del universo es una propiedad emergente del mundo. Es algo que sólo podemos entender en retrospectiva, así como sólo podemos entender el árbol de la vida. En retrospectiva, podría haber sido diferente, igual que podría haber universos diferentes, pero esa no es la pregunta que nos hacemos. Entonces, la aleatoriedad tiene un papel. Ciertamente, no es una necesidad, pero tampoco es completamente aleatorio porque existen correlaciones entre las diversas características del universo. No fue diseñado por un arquitecto, sino que es el resultado de una evolución. Estoy viendo exactamente lo mismo aunque las leyes de la física pudieran haber sido diferentes.

P. Estaba pensando en cosas más concretas, como por qué la fuerza de gravedad tiene ese punto exacto de debilidad, si fue siempre así o se produjo algún tipo de adaptación.

R. En cierto sentido, esta hipótesis reconoce que evolucionamos junto con el universo, igual que el árbol de la vida evolucionó dentro del medio ambiente de la Tierra. El hecho de que exista vida después de todo, tiene que ver con el entorno físico más amplio de nuestro universo. Creo que esta hipótesis enfatiza la unidad del cosmos, de la naturaleza.

Mi punto no es que si cambias algunas leyes de la física, tal vez la vida pueda ser diferente como cree la gente. Es que ni siquiera tendríamos química, ni siquiera tienes planetas o ni siquiera tienes átomos. Buena suerte imaginando la vida en cualquier forma.

P. Esta teoría vuestra, ¿tiene algún agujero, algo que aún haya que atornillar?

R. Oh, sí. Por supuesto. Como siempre pasa en ciencia, este es un paso adelante, una propuesta que plantea tantas preguntas como tú acabas de hacer. Entonces, tenemos que desbloquear de alguna manera estas primeras etapas del universo. Tenemos que conseguir acceso a ellas. Y no se puede hacer con observaciones astronómicas normales, que realmente son con la luz. Porque puedes mirar muy, muy atrás, pero no lo suficiente como para dar con esa capa más profunda de la evolución. Tienes que utilizar otras observaciones astronómicas, tal vez ondas gravitacionales o algo así.

Por otro lado, desde un punto de vista más conceptual, estamos defendiendo un nuevo tipo de física, una en la que las leyes pueden evolucionar. Esto no es como Newton y Einstein y escribieron sus ecuaciones. Tienes que acomodar todo esto en el marco matemático de la teoría, y ahí es donde entra la holografía.

Entonces sí, hay mucho trabajo por hacer y puede salir mal. Por supuesto. Pero también puede cristalizar. Tenemos realmente las semillas de una nueva visión del mundo. Tenemos un nuevo tipo de física en la que nuestra perspectiva como observadores dentro del universo está codificada en el marco matemático de nuestras teorías físicas. Se trata de un avance realmente nuevo.

P. ¿Las ondas gravitacionales u otras herramientas pueden ayudar a dilucidar si este camino que propones es correcto? O si, al menos, es falsable.

R. Sí, exactamente igual que los biólogos pueden ensuciarse las manos para buscar todos los lados que conectan las ramas de un árbol.

P. Hawking debió estar entusiasmado por las posibilidades que ofrece una teoría tan audaz y, al mismo tiempo, lamentar que todo esto hubiese llegado tan tarde en su vida.

R. Sí, cuando me pidió que escribiera este libro fue hacia el final de su vida, cuando ya todas las piezas encajaban para nosotros. Incluso pensé que quizá Stephen podía escribir el prólogo, sin embargo en aquel momento apenas podía escribir una frase. En cierto modo, es como haber dejado un hermoso legado.

De alguna manera, él tenía la intuición de que la cosmología no debía tratar solo de cómo funciona el universo, sino que también debería dilucidar nuestro lugar en el universo. Creo que en el fondo era una especie de humanista, esperaba que si entendíamos nuestro lugar en el universo, tal vez esas civilizaciones que realmente entiendan las raíces de todo esto, dentro de muchas décadas, planten la semilla para una visión del mundo que guíe a la humanidad hacia un futuro floreciente.

P. ¿Tuvo la oportunidad de leer, al menos, partes del libro antes de su muerte?

R. Sí. Por supuesto, quiero decir, mucho de esto ya estaba en artículos técnicos, pero presentado de una manera muy matemática.

P. Apuesto a que aprendiste un par de cosas de Hawking sobre cómo comunicar la ciencia a gente no especializada.

R. Sí, supongo que un par de cosas me han sido útiles.

P. También he encontrado muy interesante el trabajo de George Lemaître que se menciona en el libro. Creo que está muy subestimado entre los físicos del siglo XX, pero sus ideas parecían muy adelantadas a su tiempo.

R. Estoy de acuerdo, es muy llamativo que la vaga intuición que Lemaître formuló resuene tanto con lo que estamos descubriendo ahora. Pero claro, Lemaître fue capaz de ver esas cosas en la oscuridad.

P. Es un personaje muy interesante, cómo prefigura la teoría de un comienzo infinitamente denso para el Big Bang mientras era religioso y tenía que incluir a Dios en todo aquello. Sin embargo, logró hacerlo compatible.

R. Sí, es compatible porque, a diferencia de Einstein, adopta una visión mucho menos dogmática tanto de la religión como de la ciencia. Creo que Lemaître estaba abierto a esta idea: quizás deberíamos afrontar que el Big Bang no tiene una causa. Me parece que su intuición fue la que lo llevó allí también, pero solo puedes tener esa intuición si realmente abandonas la idea de que las leyes de la física son inmutables y, por tanto, fluyen.