miércoles, 20 de julio de 2016

STEPHEN HAWKING, LA TEORÍA DEL TODO.

Cada generación tiene la fortuna de ver nacer a un gran científico. Uno de esos únicos en la historia que hacen avanzar un paso de gigante a la humanidad y que acaban formando parte de esa exclusiva lista de nombres que se remonta a la antigüedad. Nuestros nietos estudiarán sus teorías y sus contribuciones, y verán premios y calles con su nombre. Ese gran científico que nuestra generación ha tenido la suerte de conocer es Stephen William Hawking, una mente tan vasta que ha trascendido totalmente su muy avanzada minusvalía (causada por una esclerosis que afecta a las motoneuronas) que le priva del movimiento de la mayor parte de su cuerpo. Hoy se ve obligado a hablar a través de un ordenador que interpreta sus gestos faciales y a moverse en una silla de ruedas, lo que lo hace totalmente dependiente de los demás. Sin embargo, esto para él jamás fue una causa de desmotivación, aun cuando a la temprana edad de 20 años le dieron nada más que 2 años más de vida. Como él suele decir «por muy difícil que pueda parecer la vida siempre hay algo que podemos hacer y en lo que podemos triunfar».


            Nacido un 8 de enero de 1942 (justo 300 años después de la muerte de Galileo) en la ciudad de Oxford, Stephen se crió en una casa llena de estímulos para su mente. Sus padres formaban parte de la élite cultural de Londres, pero debido a los ataques por parte de Alemania tuvieron que emigrar a un lugar más seguro. La casa de Isobel y Frank Hawking era un hervidero de ideas, donde se debatían temas tan avanzados como el aborto. Los libros inundaban la casa y por suerte para Stephen esto resultó un ambiente perfecto donde su mente se ponía a prueba constantemente. Nunca fue el primero de la clase mientras estudiaba en el colegio, pero como él mismo dice «quiero pensar que se trataba de una clase muy inteligente». Pese a que su padre quería que se matriculase en medicina, no en vano era biólogo investigador, el verdadero interés de Stephen fueron siempre las matemáticas. Por desgracia en la universidad de Oxford no existía la carrera de matemáticas así que acordaron que estudiaría ciencias naturales en la especialidad de física. Stephen Hawking era de esos estudiantes brillantes admirados por su inteligencia, terminó los estudios con matrícula sin apenas esfuerzos, de hecho, fue miembro timonel del club de remo para matar el aburrimiento que le producía la vida del campus. En aquella época estaba muy mal visto esforzarse, tenías que ser inteligente y aprobar con el mínimo esfuerzo. Pero todo cambió cuando llegó a Cambridge para iniciar su doctorado. El diagnóstico de la esclerosis lateral amiotrófica fue devastador así que, con la amenaza de la muerte en cada despertar, decidió aprovechar su don y esforzarse al máximo. Y entonces descubrió que no solo se le daba bien, sino que le encantaba la investigación en física teórica. A partir de ahí los triunfos llegaron uno tras otro, pues no son pocas sus contribuciones a la ciencia, teniendo en cuenta lo avanzado de la física teórica a partir de la segunda mitad del siglo XX, en una época donde la competitividad ya estaba hirviendo a nivel mundial.

            Cabe decir que prácticamente todas sus contribuciones e investigaciones tienen que ver con los agujeros negros, un elemento del universo que, si bien ya se predijo su existencia poco después de las teorías de Newton, a día de hoy sigue existiendo solo a nivel teórico (puesto que su naturaleza impide su observación directa) y como modelos matemáticos. Es decir, un agujero negro es un elemento del universo que solo puede estudiarse por evidencias indirectas, como su efecto sobre el volumen circundante, y sobre el papel. Stephen Hawking ha demostrado ser un privilegiado a la hora de resolver problemas mentalmente, y como los grandes de la historia es capaz de abstraerse incluso en una sala repleta de gente, y sumergirse en sus pensamientos.

            A la temprana edad de 20 años decidió embarcarse en su primer gran reto científico de verdad. Por aquel entonces, en 1962, existían dos teorías cosmológicas, la del universo estacionario, que decía que el universo había existido y existiría para siempre de una forma estática, y el inflacionario, que apostaba por un universo en expansión. Esta última idea era normalmente rechazada en la comunidad científica, pues suponía un universo con un momento de creación, o lo que hoy conocemos como Big Bang, y eso implicaba la existencia de un dios. Stephen Hawking demostró matemáticamente, aplicando la teoría de la relatividad junto a Roger Penrose, que el momento del Big Bang fue una singularidad como la que existe en el centro de los agujeros negros (matemáticamente son lo mismo), un punto de densidad y masa infinitas donde el tiempo se detiene. Esto significa que nuestro universo se creó espontáneamente a partir de la nada, no había un tiempo ni un espacio anterior donde algo pudiera ocurrir. En otras palabras, demostró que la mano de Dios no interviene en las ecuaciones del universo.

            Esto supuso un reconocimiento internacional y su nombre empezó a tenerse en cuenta. Llegaron las becas y por lo tanto más investigaciones. Una noche de noviembre se le ocurrió una idea que solo los verdaderos cosmólogos entenderían, una idea que, si a priori parece rebuscada y obvia, sí que revelaba algunas propiedades fundamentales del universo. El problema tiene que ver con lo que ocurre cuando colisionan dos agujeros negros. La superficie del nuevo horizonte de sucesos solo puede aumentar. Llegados a este punto es necesario describir lo que es un agujero negro con más precisión, puesto que se trata de un concepto más bien abstracto. Un agujero negro no es un objeto sólido como lo podría ser un planeta o una estrella de neutrones, sino más bien una región del espacio limitada por una superficie llamada horizonte de sucesos a partir de la cual absolutamente ninguna información puede escapar, ni siquiera la luz. Así pues, se trataría de una especie de membrana unidireccional, dentro de la cual las partículas se mueven girando alrededor del centro donde se encuentra la singularidad y donde se encuentran condenadas a caer irremediablemente, donde encontrarán el fin de su tiempo. Nada de lo que cae a un agujero negro puede volver a salir, al menos en este universo. Sin darse cuenta Stephen Hawking estaba escribiendo la biblia de los agujeros negros, y obtendría con esto aún más reconocimiento internacional.

            Sin embargo, el gran descubrimiento que le encumbró fue la llamada en su honor radiación de Hawking. Tras un viaje a Moscú, donde conoció y compartió conocimientos con dos científicos llamados Alexander Starobinsky y Yakov Zeldovich, se centró en lo que ocurre en el mismo horizonte de sucesos de un agujero negro. Estos dos científicos le habían puesto sobre la pista de acuerdo con el principio de incertidumbre de Heisenberg y lo que ocurre a nivel cuántico justo en las regiones inmediatas al horizonte de sucesos. Según este principio, en el que no profundizaremos debido a su complejidad, es imposible obtener información precisa de una partícula. Si obtenemos precisión en su velocidad la perdemos proporcionalmente en su posición. Es aplicable también a los campos, con lo cual en regiones vacías (y el universo está lleno de ellas) no puede haber un campo cuyo valor sea 0, pues violaría esta propiedad intrínseca de la naturaleza. La consecuencia de esto es que constantemente se están creando partículas y antipartículas virtuales que se anulan mutuamente casi de inmediato creando valores del campo en el vacío diferentes a 0. Ahora bien, la clave está cuando esto ocurre justo en la frontera de un agujero negro. Hawking descubrió que o bien la partícula o bien la antipartícula podrían caer en el agujero negro mientras que su par saldría despedido en otra dirección, lo cual emitiría una radiación tenue en forma de calor. Para mantener la ley de la conservación de la energía el agujero negro iría poco a poco mermando su tamaño hasta que finalmente se evaporaría completamente. Por desgracia se trata de un proceso tan sumamente lento que nos es imposible observarlo, ¡la temperatura que emiten es solo de unas milésimas por encima del cero absoluto! Harían falta billones de años para que un agujero negro llegara a evaporarse, demasiado incluso para tiempo cósmico.

            Existe en esta teoría lo que sería una primera unificación, aunque a nivel parcial, de las grandes teorías de la historia, algo que se lleva décadas buscando, de hecho, ya Einstein trabajó en ello. Por un lado, tenemos los efectos relativistas ocasionados por un agujero negro en la región de espacio-tiempo próxima al horizonte de sucesos, por otro lado, tenemos la entonces joven física cuántica y también la termodinámica.

            A día de hoy estamos más cerca de una gran teoría del todo y una de las grandes candidatas es la teoría de super cuerdas a la cual Stephen también contribuyó de una forma indirecta, a través de la llamada «paradoja de la pérdida de información de Hawking».

            En 1988 y con grandísimas dificultades, pues fue la época en la que se vio privado del habla, terminó y publicó por fin su afamada obra «Breve historia del tiempo, del big bang a los agujeros negros», que se convirtió en un best seller a nivel mundial contra todo pronóstico, perdurando nada menos que 237 semanas en la lista de los más vendidos. En él se hace un compendio de las teorías científicas que hoy están en vigor, tales como relatividad, modelo estándar atómico o termodinámica, así como un resumen de sus investigaciones en agujeros negros. Es en definitiva un libro que abre la mente y acerca la ciencia al gran público.

            Stephen Hawking sigue hoy muy activo, dando conferencias por todo el mundo y divulgando la ciencia allí donde va. Puede tratarse sin ninguna duda de una de las mentes más abiertas de la ciencia. Es uno de los grandes promotores de los viajes interestelares y asegura que la humanidad tarde o temprano se verá obligada a colonizar otro sistema solar si quiere perdurar en el tiempo. Es posible que lleguemos a ver los primeros pasos de la siguiente fase de la carrera espacial, pero mientras tanto seguiremos soñando a través de la ciencia ficción.


Rubén Blasco – Agrupación Astronómica de Huesca.

Santiago Ramón y Cajal, el sabio que abrió el camino.

Nacido en Petilla de Aragón en 1852, un enclave navarro rodeado por la provincia de Zaragoza, Santiago Ramón y Cajal destacó desde niño como un cerebro privilegiado, no en vano Severo Ochoa se refería a él como «el científico más grande de la historia de España».
La teoría neuronal de Cajal supuso la mayor revolución en el campo de la neurociencia
de todos los tiempos. Esta teoría sigue siendo el marco conceptual utilizado para
interpretar el funcionamiento del sistema nervioso y estamos tan acostumbrados a ella
que nos es sumamente difícil imaginar otra alternativa. Precisamente por esto, es considerado el padre de la neurología moderna.


            Santiago Ramón y Cajal es un científico a la altura de Galileo, Newton o Einstein, y sin embargo su legado resulta desconocido para la gran mayoría. Entre los años 1897 y 1904 publicó, en forma de fascículos, su obra magna «Histología del sistema nervioso del hombre y de los vertebrados», que le valió para ganar el premio Nobel de medicina en 1906 (siendo el primer español de la comunidad científica en ganarlo) galardón que compartió con el italiano Camilo Golgi (irónicamente no estaba de acuerdo con sus tesis). De él aprendió unos novedosos métodos de tinción, que sumados a sus profundos conocimientos de la química del momento, le hicieron desarrollar un método todavía más depurado. Fue gracias a la fotografía y sus métodos químicos de procesado de imágenes como poco a poco se fueron incrementando sus conocimientos sobre diferentes sustancias que luego aplicaría a sus investigaciones. Como gran apasionado de la fotografía que era, estuvo también siempre a la vanguardia de este campo, tanto que llegó a ser nombrado presidente honorario de la Asociación Fotográfica de Madrid.

            Después de presentar su gran obra, fue conocida a partir de entonces como la «doctrina de la neurona» e introducía conceptos tan novedosos como la individualidad de las neuronas y su estructura, la ley de polarización de dinámica (unidireccionalidad de los axones y dendritas), la sinapsis, los neurotransmisores, la estructura modular y reticular del cerebro (entendido como diferentes grupos de neuronas asociadas a un mismo campo), y los hoy aún novedosos campos como la regeneración y degeneración del sistema nervioso, o la plasticidad del cerebro. Ramón y Cajal defendía que existen partes del cerebro inamovibles y otras totalmente maleables que pueden ejercitarse e incrementar sus capacidades, expandiendo o retrayendo su red dendrítica. Hoy sabemos gracias a la electrofisiología que esto es totalmente cierto.

            Recientemente el prestigioso investigador del Instituto Aragonés de Ciencias de la Salud, Javier García Campayo, presentaba un impactante estudio al respecto de la regeneración del sistema nervioso. En éste se muestra cómo la meditación crea un efecto altamente beneficioso en el ADN, alargando los telómeros. Los telómeros son un grupo de proteínas situadas en los extremos de los cromosomas y que resultan determinantes en el proceso de envejecimiento, retrasándolo, y por lo tanto alargando la vida. Además, ha mostrado claros beneficios en pacientes con enfermedades neurodegenerativas como el alzheimer o la esclerosis múltiple, y también resultados positivos en la regeneración de las células del sistema nervioso. No hay que confundir esto con la multiplicación de las neuronas. Cajal ya postuló que las neuronas son células tan especializadas en la transmisión de impulsos eléctricos que no eran capaces de nutrirse por sí mismas ni de reproducirse, pero durante sus investigaciones al microscopio descubrió que existen unas células que se encargan precisamente de nutrirlas, llamadas glías.

            Así pues, el cerebro es un órgano maleable, cuyas capacidades pueden incrementarse. No podemos aumentar el número de neuronas, pero sí podemos regenerar células dañadas y aumentar el número de dendritas y alargarlas, y por lo tanto crear una red más compleja y estructurada en nuestro propio cerebro, mediante la gimnasia cerebral, tal como ya predijo Cajal o mediante la meditación como revelan los estudios del Dr. Javier García Campayo. Éste último ha publicado hace dos semanas dos artículos que abren una nueva línea de investigación a nivel internacional. El primero de ellos, concluye que la meditación continuada alargaría la esperanza la vida; y el segundo, realizado con el Servicio de Oftalmología del Hospital Universitario Miguel Servet, demuestra que meditar mejora la agudeza visual. En ambos casos, el equipo aragonés ha liderado grupos de investigación con participación de varias universidades españolas y otros investigadores internacionales.

            Tal y como Santiago Ramón y Cajal publicaba en la Revista de Ciencias Médicas en 1894 “...la corteza cerebral semeja un jardín poblado de innumerables árboles, las células piramidales, que gracias a un cultivo inteligente pueden multiplicar sus ramas, hundir más lejos sus raíces y producir flores y frutos cada día más exquisitos”. Probablemente nadie ha definido con un lenguaje tan evocador la plasticidad del sistema nervioso. Hoy en día el concepto de plasticidad sináptica está firmemente establecido y una de las estructuras que está siendo más utilizada para estudiar este fenómeno son las espinas dendríticas, descritas por vez primera por Cajal en 1888.

            Pero no todo fue sencillo para Cajal, fue un niño travieso y rebelde enamorado de la pintura. Vivió su infancia entre continuos cambios de residencia por distintas poblaciones aragonesas, acompañando a su padre, que era médico cirujano. Así, con apenas dos años la familia dejó Petilla de Aragón para mudarse a Larrés, el pueblo del padre, y de allí a Luna (1855), a Valpalmas (1856) y a Ayerbe (1860). Realizó los estudios primarios con los escolapios de Jaca y los de bachillerato en el instituto de Huesca, sin embargo se reveló como un mal estudiante, y su padre decidió ponerlo a trabajar de zapatero. Pronto ganó prestigio como fabricante y reparador de zapatos, pues su cerebro privilegiado siempre le hizo desentrañar los secretos de todo aquello que emprendía. Finalmente acabó cediendo a los deseos de su padre y cursó medicina en la universidad de Zaragoza entre 1870 y 1873. Aquí encontró una salida a su frustrada vocación infantil por las artes plásticas, donde documentó todas sus observaciones con detallados y precisos dibujos hechos por él mismo. Se doctoró en 1875, ganó la cátedra de anatomía descriptiva de la universidad de Valencia en 1882 y se trasladó a Barcelona para ocupar la cátedra de Histología de la Facultad de Medicina de la Universidad de Barcelona en 1887. En 1892 ocupó la cátedra de Histología e Histoquímica Normal y Anatomía Patológica de la Universidad Central de Madrid. Logró que el gobierno creara en 1901 un moderno Laboratorio de Investigaciones Biológicas, en el que trabajó hasta 1922, año de su jubilación. A partir de entonces trabajaría en el Instituto Cajal hasta el mismo día de su muerte en 1934. También fue nombrado doctor honoris causa por las universidades de Clark, Boston, La Sorbona, y Cambridge.

            Y no solo son destacables sus logros académicos sino también aquellos que sirvieron para crear una sólida comunidad científica o mejorar en lo posible su sociedad y su nación. Fue siempre un hombre íntegro, honrado y de sólidos principios. En 1877 se encuentra documentado su ingreso en la logia masónica Caballeros de la Noche con el número de miembro 96. En el año 1932 se fundó el Instituto Cajal, que presidió también hasta su muerte. Se convirtió en miembro de la Institución Libre de Enseñanza, a partir de la cual surgiría la JAE. La Junta para Ampliación de Estudios e Investigaciones Científicas (JAE) fue una institución creada en 1907 para promover la investigación y la educación científica en España. Se estaba así gestando una vanguardista comunidad científica apoyada por personalidades de la talla de Joaquín Costa, Leopoldo Alas (Clarín), José Ortega y Gasset, Gregorio Marañón, Ramón Menéndez Pidal, Antonio Machado, Joaquín Sorolla, Augusto González de Linares, Santiago Ramón y Cajal o Federico Rubio, entre otras personalidades comprometidas en la renovación educativa, cultural y social de este país.

            Tras la victoria del general Francisco Franco en 1939 todo esto no sólo quedó en el olvido, sino que se inició un proceso de destrucción y transformación de todo este movimiento, considerado ateo y contrario a la ideología de la dictadura franquista, que abogaba por una «recristianización». La Junta para la Ampliación de Estudios fue desmantelada y transformada en lo que hoy es el CSIC, para intentar “la restauración de la clásica y cristiana unidad de las ciencias destruida en el siglo XVIII”, según su ley fundacional. El Instituto Cajal, pese a no ser cerrado, sí pasó a formar parte de esta última institución (y así sigue siendo a día de hoy). Sí se vino abajo sin embargo el Instituto Libre de Enseñanza (aunque se recuperaría en parte en 1978), y con él el asesinato, expulsión o exilio de cientos de catedráticos, científicos y estandartes de la cultura y la vanguardia social.

            Quedaban así truncados los sueños de toda una generación que repentinamente vio sesgada su libertad para aprender, enseñar y divulgar; una generación que siguió la estela que Santiago Ramon y Cajal había iniciado. No solo podemos considerarlo el padre de la neurología moderna, sino que también lo fue de la comunidad científica de este país. A día de hoy afortunadamente su legado continúa y España vuelve a ser un país con un gran reconocimiento en lo referente a medicina en la comunidad internacional. Y esperemos que así siga siendo.

            Recientemente se han iniciado los trámites para el traslado a Huesca desde Madrid de una gran cantidad de material y documentación de don Santiago Ramón y Cajal, que serán expuestas en el Archivo Histórico Provincial una vez éstos hayan finalizado. A día de hoy la fecha para su traslado está todavía sin determinar así que todavía tendremos que esperar para poder disfrutar de su legado.


Rubén Blasco – Agrupación Astronómica de Huesca.