Los Mundos de Brana

George Lemaître fue un eterno buscador de la verdad, un eminente científico y un devoto religioso. Nunca mezcló la ciencia y la religión y siempre estuvo abierto a aceptar nuevas teorías. Su único objetivo era descubrir cómo era el Universo realmente. “Me interesaba por la verdad desde el punto de vista de la salvación tanto como por la verdad desde el punto de vista de la certeza científica. Me parecía que había dos caminos que conducían a la verdad y decidía seguir uno y otro.”

Nació en Charleroi (Bélgica) el 17 de julio de 1894. Su padre, Joseph Lemaître, había estudiado leyes y poseía una cantera en Namur, de la que extraía el mineral con el que se fabricaba el vidrio en su propia nave industrial. Su madre, Marguerite Lannoy, era hija de un empresario cervecero. La familia vivió de forma desahogada hasta que la fábrica de su padre se quemó en 1908. Joseph, en lugar de declararse en quiebra como le aconsejaba todo el mundo, pidió un crédito para hacer frente a las deudas y pagar a sus obreros. Esto le obligó a vender su casa y trasladarse a Bruselas en 1910.

En el nuevo destino, George entró en el Colegio San Miguel para preparar su ingreso en la Escuela de Ingenieros de Lovaina. Siendo todavía un niño, ya había decidido convertirse en sacerdote y en científico pero su padre no compartía su entusiasmo. Por una parte, creía que se ganaría mejor la vida como ingeniero y por la otra, pensaba que era todavía demasiado joven para estar seguro de querer iniciar una vida religiosa. Por este motivo, sin oponerse a los deseos del pequeño, le pidió que postergase la decisión de ordenarse hasta completar sus estudios.

George aceptó el consejo de su padre e ingresó en la Escuela de Ingenieros de Minas de la Universidad Católica de Lovaina (UCL), en julio de 1911. Allí, no tardó en darse cuenta de que no tenía suficiente con los estudios técnicos de ingeniería y se matriculó también en la Facultad de Filosofía. Algunas de las clases las impartía Désiré Mercier, futuro cardenal de Malinas, que fundaría la fraternidad sacerdotal Los Amigos de Jesús, a la que Lemaître acabaría perteneciendo.

Su formación se vio interrumpida por el estallido de la Primera Guerra Mundial. Se presentó voluntario junto a su hermano Jacques y, tras dos meses de instrucción, ambos fueron incorporados en la Tercera División de Infantería. Nueve meses más tarde se les transfirió al Tercer Regimiento de Artillería y en 1917, George fue convocado para asistir a un curso en el Centro de Instrucción para Subtenientes Auxiliares de Artillería. Nunca ascendió a oficial. Al parecer, sus superiores no encajaron demasiado bien que sostuviese que el tratado de balística contenía errores. Completada esta formación volvió al frente hasta el final de la contienda. Mientras esta tuvo lugar, aprovechó los ratos libres para leer  libros científicos y filosóficos. Un autor que captó su atención fue Léon Bloy. Le atrajo la religiosidad reflexiva y crítica del filósofo. Cuando el conflicto llegó a su fin y volvió a la Universidad de Lovaina en enero de 1919, no lo hizo para terminar sus estudios de ingeniería sino que para seguir la carrera de Ciencias Físicas y Matemáticas. Deseaba cumplir su sueño de convertirse en investigador.

Al terminar los estudios de ciencias, entregó el proyecto de fin de carrera con la máxima distinción y siguió la segunda de sus aspiraciones. En octubre de 1920 ingresó en el seminario de Malinas, donde cayó en sus manos Space, Time and Gravitation: An Outline of the General Relativity Theory de Arthur Eddington. Le atrajo tanto la teoría que, en cuanto fue ordenado en septiembre de 1923, fue al Cambridge Observatory, becado por el gobierno belga, para profundizar más sobre ella bajo la tutela de Eddington. Ambos congeniaron muy bien desde un principio y Eddington le enseñó a relacionar la astrofísica con la relatividad. También coincidía en su amor a la verdad, ya que Eddington, en su condición de cuáquero, se veía impulsado a indagar “En ciencia y en religión la verdad ilumina al frente como un faro mostrando el camino; no pedimos alcanzarla; es mucho mejor que nos sea permitido buscar.”

A mediados de agosto de 1924 fue al Dominion Observatory de Otawa donde François Henroteau le inició en la observación de las Cefeidas.  En septiembre fue becado al Harvard College Observatory bajo la dirección de Harlow Shapley, quien había logrado crear un clima de confianza que facilitaba el trabajo en grupo. Por esas fechas se puso en contacto con Edwin Hubble, que había encontrado una evidencia experimental de que el universo era mucho mayor de lo que se esperaba, y se matriculó en el Massachusetts Institute of Technology (MIT) para convalidar su título y realizar el doctorado. Desde allí, se dirigió al Observatorio Mount Wilson donde trabajaba Hubble, quien compartió con él, su detección del corrimiento hacia el rojo en el espectro de luz proveniente de otras galaxias.

De regreso a Bruselas en 1925, consiguió un puesto como profesor adjunto en la Facultad de Ciencias de la Universidad Católica de Lovaina gracias a una carta de recomendación de Eddington y se instaló en el Colegio del Espíritu Santo, a dos pasos del Departamento de Física. Tenía que impartir un gran número de asignaturas pero el trabajo docente le satisfacía porque también le permitía seguir investigando. Un mes después del inicio de las clases envió por correo su tesis doctoral “Concordancia con la teoría de la relatividad del campo gravitatorio en una esfera fluida homogénea” al MIT y al año siguiente, como doctor, pudo ser profesor titular.

Sus clases no eran nada convencionales. Al no disponer de tiempo para prepararlas no seguía ningún temario. Cuando asistía al aula y no se quedaba distraído en su habitación estudiando o tocando el piano, lo hacía cargado de libros que dejaba sobre la mesa. Escogía uno al azar, lo abría y planteaba alguno de sus problemas en la pizarra. Si no lograba resolverlo daba la bibliografía para que los alumnos lo hiciesen como tarea y si lo conseguía estos rompían en aplausos. Sus clases eran tan animadas que se hicieron famosas. El profesor, por su parte, era consciente de su peculiar forma de enseñar y era muy benévolo en cuanto a las calificaciones. Buscaba la calidez y el trato personal que había vivido en Harvard.

Al acabar la Gran Guerra, muchos jóvenes chinos se incorporaron como estudiantes en Lovaina. Para albergarlos se creó el Hogar Chino y Lemaûtre, que había recibido lecciones de chino de un compañero del seminario, fue nombrado capellán de la residencia. Desde su posición, se dedicó a buscarles becas para que pudiesen financiarse los estudios.

LA CONSTANTE COSMOLÓGICA

Por lo que se refiere a su investigación, en 1927, publicó su artículo “Un Universo homogéneo de masa constante y radio creciente, que explica las velocidades radiales de las nebulosas extragalácticas” que demostraba que las ecuaciones de Einstein de la relatividad general admitían como solución un universo de masa constante en continua expansión. El corrimiento hacia el rojo era una de sus manifestaciones.

Diez años antes, Einstein, al resolver las ecuaciones había obtenido un resultado que le desagradó sobremanera: un universo que cambiaba con el tiempo y se contraía debido a la fuerza gravitatoria. Decepcionado ante esta solución, propuso la existencia de una fuerza de repulsión, denominada constante cosmológica, que hacía que el universo fuese estable al compensar la atracción gravitatoria. Mucho tiempo después, Einstein confesó que la inclusión de la constante cosmológica para lograr su universo estático y finito, fue el mayor error de su vida.

Otros dos físicos que llevaron a cabo estudios notables sobre el universo a partir de las ecuaciones de campo de la relatividad general fueron Willem de Sitter en 1917 y Alexander Friedmann en 1922 y 1924. Este último describió distintos modelos de evolución para el universo. Podía expandirse indefinidamente, expandirse y después colapsar u hacer esto último de forma cíclica. Por desgracia, su muerte prematura impidió que pudiese contrastar sus cálculos con los datos astronómicos.

Alexander Friedmann

La propuesta de Lemaître, en un principio, pasó desapercibida y su autor decidió darla a conocer a Einstein y a de Sitter. El encuentro con Einstein fue un desastre. A pesar de que no había encontrado errores en los cálculos, la física del artículo le parecía abominable. Con Willem de Sitter, no tuvo más suerte, de hecho, no le hizo el mínimo caso. Lemaître tenía un problema. Era consciente de que nadie prestaría atención a su modelo de universo sin el apoyo de algún reputado científico. Afortunadamente, le quedaba una última carta.

Sabía que a Eddington no le satisfacía el universo estático de Einstein, así que le escribió para recordarle su solución. La respuesta llegó el 10 de mayo de 1930. En una conferencia ante la Real Sociedad Astronómica, manifestó que el modelo de Lemaître daba “una respuesta asombrosamente completa a los diversos problemas que plantean las cosmogonías de Einstein y de De Sitter». Nueve días más tarde, De Sitter reconocía el valor del trabajo de Lemaître, que fue publicado, traducido al inglés, por la Real Sociedad Astronómica. Gracias al respaldo de Eddington, el que se conocería como “modelo Eddington-Lemaitre” empezó a ganar adeptos.

EL ÁTOMO PRIMITIVO

Un año antes, Lemaître había publicado en Nature el artículo “El comienzo del mundo desde el punto de vista de la teoría cuántica«, en el que proponía que el universo se había originado en la explosión de un «átomo primigenio». Ese átomo, que contenía toda la masa del universo, era inestable y necesitaba un proceso análogo a las desintegraciones radiactivas para ganar estabilidad dando lugar a la materia, el espacio y el tiempo. Su idea encajaba con la mecánica cuántica y la termodinámica pero encontró la oposición de importantes científicos como Einstein.

Estos creyeron que el sacerdote había antepuesto sus ideas religiosas acerca de la creación a su formación científica, y no pudieron estar más equivocados. Lemaître jamás intentó explotar la ciencia en beneficio de la religión y siempre las diferenció, expresando que: “Ciencia y religión corresponden a niveles separados del entendimiento.”

En 1932, Lemaître solicitó una beca de investigación a la American Educational Foundation para justificar su hipótesis del átomo primitivo con datos astronómicos y se dirigió a Magog a contemplar un eclipse total de Sol. Tras esto, fue al Observatorio de Harvard para asistir a la  IV Asamblea General de la International Astronomical Union. En una de las conferencias, Eddington afirmó que su hipótesis era una idea fundamental para comprender el universo y se pidió a ambos que explicasen su teoría.

Sus siguientes destinos fueron la Universidad de Princenton y el Caltech de Pasadena. En este último coincidió con Einstein que, si bien ya aceptaba la expansión del universo, seguía reticente a la teoría del átomo primitivo. En 1933, volvieron a encontrarse. Con Hitler como Canciller de la República Alemana, la casa de Einstein fue asaltada por la policía y este se vio obligado a dejar Alemania. Residió un tiempo en Bélgica mientras preparaba su exilio y allí, Théophile de Donder y Lemaître, le organizaron una serie de seminarios en la Fundación Universitaria. Al final de uno de ellos, Einstein anunció que el siguiente lo impartiría Lemaître, porque tenía ideas sustanciales que contar. Sorprendido y hecho un manojo de nervios, Lemaître, se enclaustró una semana para preparar la conferencia que ofreció el 7 de mayo. Durante el transcurso de la misma, Einstein afirmó que Lemaître era la persona que mejor había comprendido sus teorías de la relatividad.

Lemaître entre Robert Millikan y Albert Einstein

A partir de ese momento, fue muy solicitado. Participó en el congreso que la Brithish Association for the Advanced of Science había organizado en Leicester sobre la expansión del universo antes de ocupar su plaza de profesor visitante en la Cahtolic University of America. A comienzos del 1934, la Universidad de Washington le otorgó la Medalla Mendel, galardón concedido a los científicos que sabían compatibilizar ciencia y fe. El 17 de marzo el rey Leopoldo III le entregó el premio Francqui por su contribución a aumentar el prestigio de Bélgica. En Canadá fue agasajado con el Doctorado Honoris Causa por la Universidad McGill de Montreal. De enero a junio de 1935, estuvo en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, como profesor invitado y vio a Einstein por última vez.

Terminado el curso 1934-1935, regresó a Lovaina, donde Monserñor Van Roey le nombró Canónigo Honorario del Capítulo de Saint-Rombaut. En diciembre recibió el premio Hainaut y en 1936, el premio Janssen por la Sociedad Astronómica de Francia.

En octubre del mismo año, el papa Pío XI le nombró miembro de la Academia Pontificia de las Ciencias. El acto inaugural tuvo lugar en Roma el 25 de mayo de 1937 y desde Italia, siguió su tour por diferentes universidades.

LOS RAYOS CÓSMICOS

Lemaître se interesó por la radiación cósmica desde el primer momento que escuchó hablar de ella. Pensaba que la desintegración inicial del átomo primitivo había producido partículas cargadas de gran energía y que estas eran, precisamente, los rayos cósmicos. Estos, en su interacción con la atmosfera terrestre describían complejas trayectorias hasta llegar a la superficie. Para estudiarlas, Lemaître y su compañero del MIT, Manuel Sandoval Vallarta recurrieron a la teoría de Störmer, que había trabajado sobre la interacción entre las partículas cargadas emitidas por el Sol, y el campo magnético terrestre para obtener una teoría de las auroras boreales.

Partieron de las ecuaciones no lineales de Störmer y supusieron que los rayos cósmicos estaban formados por partículas mucho más energéticas que las del viento solar y que provenían de todas las direcciones. Pero el análisis de las trayectorias era complejo y requería máquinas de cómputo que pudiesen integrar sistemas de ecuaciones diferenciales y dar representaciones gráficas de las soluciones. Así que Lemaître, ni corto ni perezoso, creó un Laboratorio de Cálculo numérico en la Universidad de Lovaina.  Consiguió hacerse con una «máquina de Bush» y logró estudiar y representar millares de trayectorias. También confirmó que la cantidad de rayos cósmicos recibida dependía de la latitud geomagnética.

Al estallar la Segunda Guerra Mundial, trasladó las máquinas que tenía en la facultad a su domicilio por miedo a que los alemanes las confiscasen y viesen en ellas un aliado tecnológico. Para no privar a los estudiantes de su uso, los invitaba a casa y amenizaba la velada tocándoles el piano. El 10 de mayo de 1940 Lovaina fue bombardeada y Lemaître intentó pasar a Inglaterra junto a su familia. Por desgracia, la huida fue accidentada y un motorista alemán les cortó el paso a pocos quilómetros de la costa. Tras el intento frustrado de evasión volvieron a Lovaina donde el vicerrector de la Universidad, Monseñor Honoré Van Wayenhergh, hizo un gran esfuerzo para conseguir que se terminase el curso académico. El profesorado escaseaba y los que quedaban como Lemaître tuvieron que hacer un sobreesfuerzo. Cuando los alemanes trataron de imponer sus profesores a la Universidad Libre de Bruselas, el rector se opuso y la comandancia le obligó a cerrar sus puertas. Los alumnos fueron acogidos por la Universidad de Lovaina a pesar de sus diferencias de ideario. El 7 de noviembre de 1942 murió el padre de Lemaître y en 1944 parte del campus universitario fue bombardeado junto a su piso. Trasladó los muebles al Departamento de Física que había quedado en buen estado. Finalmente, al acabar la guerra en 1945, fue a vivir a Bruselas con su madre.

La guerra lo mantuvo al margen de las investigaciones en física cuántica y nuclear pero no las echó en falta. Si bien en un inicio la física cuántica y la relatividad habían desempeñado un papel relevante en la elaboración de su modelo cosmológico, la mecánica clásica ya le aportaba las herramientas necesarias para comprenderlo.

Prefirió entregarse a su pasión por el cálculo numérico y emplearlo en el análisis de sistemas dinámicos de interés como el problema de los tres cuerpos o el movimiento de las nubes gaseosas en el interior de las galaxias. En 1952, sustituyó las máquinas Mercedes por unas Burroughs que permitían realizar cálculos más sofisticados. Para conseguir la financiación necesaria, cambió el nombre de Laboratorio de Cálculo por el de Laboratorio de Investigaciones Numéricas, para que pareciese que se trataba de una entidad diferente. Por suerte, la estrategia dio resultado y contó con el apoyo del Centro de Investigaciones Matemáticas de Bélgica y del Fondo de Investigación Científica belga. Contaba con un gran equipo muy bien avenido. Cada jornada laboral daba comienzo con el saludo “Buenos días, señores calculadores”.

Máquina Burroughs

Mientras tanto, en el terreno de la Física, seguía la polémica acerca del Big Bang. Lemaître, dedicado a sus máquinas de cómputo, estaba alejado del tema. Creía que los nuevos conocimientos sobre física nuclear y la radiación cósmica ya aclararían el asunto.

A partir de 1960 se multiplicaron los compromisos al ser nombrado presidente de la Academia Pontificia de las Ciencias por parte del papa Juan XXIII. Incluso tuvo que modificar su indumentaria, al ser nombrado Prelado Doméstico por su Santidad. Añadió a su vestimenta una faja de color púrpura con la que se sentía muy raro. Tanto es así que decidió llevarla a clase para ver cómo reaccionaban sus alumnos. Hubo una gran ovación.

Al terminar de preparar la última Semana de estudios de la Academia de 1964, le dio un ataque al corazón y guardó reposo una temporada. Se vio obligado a dejar las clases e ir menos al laboratorio de cálculo.

El 19 de junio, ingresado en el hospital, los médicos le confesaron que el desenlace era inminente. El Nuncio Apostólico le administró la Unción de los enfermos y el Viático. Murió al día siguiente.

Pocos días antes, pudo leer en el Astrophysical Journtal del 13 de mayo de 1965, que Arno Penzias y Robert Wilson habían descubierto la radiación de microondas, la confirmación de su hipótesis del átomo primitivo. Sonrió complacido, su sueño se había hecho realidad.

BIBLIOGRAFÍA

“La historia del comienzo” de Eduardo Riaza.

“Cosmology of Lemaître” de O. Godart y M. Heller

“Cosmology and controversy. The historical development of two theories of the universo.” de H. Kragh