Related Articles
Georges Henry Joseph Édouard Lemaître fue un sacerdote belga, matemático, astrónomo y profesor de física en la Universidad Católica de Lovaina. Lemaître fue el primer académico conocido en proponer la teoría de la expansión del universo y en derivar lo que se conoce como la ley de Hubble-Lemaître haciendo la primera estimación de la Constante de Hubble dos años antes del artículo de Hubble. Lemaître también propuso la «hipótesis del átomo primigenio» o el «huevo cósmico» que se conocería después como la teoría del Big Bang del origen del universo.
Nacido en Charleroi, Valonia (Bélgica) en 1894 estudió durante 6 años en el colegio de los jesuitas de su ciudad natal, influenciado por el padre jesuíta, Lemaître descubrió su doble vocación de religioso y científico. En mitad de sus estudios estalló la Primera Guerra Mundial por lo que tardó en incorporarse a la Escuela de Ingenieros de la Universidad de Lovaina donde estudió ingeniería de minas y Filosofía. En julio de 1913 obtuvo la diplomatura y comenzó a realizar prácticas como ingeniero de minas y a servir como voluntario en el ejército belga durante la Primera Guerra Mundial, donde recibió la Cruz de Guerra. Recibió su doctorado en 1920 con una tesis titulada L’approximation des fonctions de plusieurs variables réelles (La aproximación de funciones de varias variables reales), bajo la supervisión de Charles-Jean de La Vallée Poussin y ese mismo año ingresó en el Seminario de Malinas
En el seminario supo compaginar su preparación para el sacerdocio con su continuo interés en las matemáticas y la física aprendiendo sobre el cálculo del tensor y la relatividad general. Descubió el libro «Espacio, tiempo y gravitación» sobre la teoría de la relatividad de Albert Einstein que se atrevió a reinterpretarlo y con ello redactar su primera obra, «La física de Einstein».
El 22 de septiembre de 1923 fue ordenado sacerdote y gracias a su obra «la física de Einstein» le fueron concedidas dos becas de investigación, una del gobierno belga y otra de una fundación estadounidense, y fue admitido en la Universidad de Cambridge como investigador de astronomía.
En 1925, a los 31 años, Lemaître aceptó una cátedra en la Universidad Católica de Lovaina, cerca de Bruselas, cargo que mantuvo durante la Segunda Guerra Mundial.
En la Universidad de Lovaina publicó un informe en el que resolvió las ecuaciones de Einstein sobre la geometría del universo (que Aleksandr Fridman ya había resuelto, sin que Lemaître lo supiera) y sugirió que se estaba expandiendo, según una de las soluciones, y que es por ello que los astrónomos Vesto Slipher y Carl Wilhelm Wirtz habían observado un corrimiento hacia el rojo de la luz de las nebulosas espirales. En 1931, propuso la idea de que el universo se originó en la explosión de un «átomo primigenio», «huevo cósmico» o hylem. Dicha explosión ahora se llama el Big Bang o Gran Estallido. En 1933, cuando resumió su teoría del universo en expansión y publicó una versión más detallada en los Anales de la Sociedad Científica de Bruselas, Lemaître alcanzó su reconocimiento público más grande.
En 1933 Lemaître compareció como profesor visitante en Universidad Católica de América, posteriormente fue elegido miembro de la Academia Pontificia de la Ciencia en 1936, donde tomó un rol activo, sirviendo como su presidente desde marzo de 1960 hasta su muerte. En 1941, fue elegido miembro de la Real Academia de Ciencias y Artes de Bélgica. Durante la década de 1950, poco a poco abandonó parte de su carga de trabajo docente, finalizándola por completo cuando asumió el estatus de emérito en 1964.
En 1962, fuertemente opuesto a la expulsión de los francófonos de la Universidad Católica de Lovaina, creó el movimiento ACAPSUL junto con Gérard Garitte para luchar contra la escisión.
Fue nombrado prelado doméstico (Monseñor) en 1960 por Juan XXIII. Durante el Concilio Vaticano II de 1962-1965, el Papa Juan XXIII le pidió que participara en la cuarta sesión de la Comisión Pontificia de Control de la Natalidad. Sin embargo, dado que su salud le impedía viajar a Roma (sufrió un infarto en diciembre de 1964), Lemaître objetó y expresó su sorpresa por su elección.
Fue un notable calculador algebraico y aritmético. Al final de su vida se dedicó cada vez más a los cálculos numéricos. Su interés en los computadores y en la informática terminó por fascinarlo completamente. Desde 1930, había utilizado las máquinas de calcular más potentes de la época, la Mercedes-Euklid. En 1958, conoció la Burroughs E 101 de la Universidad, su primera computadora electrónica. Lemaître mantuvo un gran interés en el desarrollo de las computadoras y, más aún, en los problemas del lenguaje y la programación de computadoras.
Sufría de Leucemia. Murió en Lovaina el 20 de junio de 1966 a los 71 años, poco después de oír la noticia del descubrimiento de la radiación de fondo de microondas cósmicas, que constituía la prueba de su teoría.
La teoría del BIG BANG
Las ecuaciones de la relatividad general, formuladas por Albert Einstein en 1915, permitían estudiar el universo en su conjunto. El mismo Einstein lo hizo, pero se encontró con un universo que cambiaba con el transcurrir del tiempo, y Einstein, por motivos no científicos, prefería un universo inalterable en su conjunto. Para conseguirlo, introdujo en sus ecuaciones un término cuya única función era mantener al universo estable, de acuerdo con sus preferencias personales. Se trataba de una magnitud a la que denominó «constante cosmológica». Años más tarde, Einstein reconoció que había sido el peor error de su trayectoria científica.
Según la teoría del Big Bang, el universo emergió de un estado extremadamente denso y caliente (singularidad). El espacio en sí se ha expandido desde entonces, llevando galaxias con él, como las pasas en una barra de pan creciente.
Lemaître trabajó en esa línea hasta que consiguió una explicación teórica del universo en expansión, y la publicó en un artículo de 1927. Pero, aunque ese artículo era correcto y estaba de acuerdo con los datos obtenidos por los astrofísicos de vanguardia en aquellos años, no tuvo por el momento ningún impacto especial, a pesar de que Lemaître fue a hablar de ese tema, personalmente, con Einstein en 1927 y con Willem de Sitter en 1928 sin conseguir eco en estos científicos.
El 10 de enero de 1930 tuvo lugar en Londres una reunión de la Real Sociedad Astronómica. Al leer el informe que se publicó sobre esa reunión, Georges Lemaître advirtió que tanto De Sitter como Arthur Eddington estaban insatisfechos con el modelo del Universo Estático propuesto por Einstein y buscaban otra solución, que el propio Lemaître ya había hecho pública en 1927, por lo que escribió a Arthur Eddington recordándole ese trabajo de 1927.
La fama de Lemaître se consolidó en 1932. Muchos astrónomos y periodistas estaban presentes en Cambridge (Estados Unidos), en la conferencia que Eddington pronunció el día 7 de septiembre en la cual se refirió a la hipótesis de Lemaître como una idea fundamental para comprender el universo. Dos días después en el Observatorio de Harvard, se pidió a Eddington y Lemaître que explicasen su teoría.
El átomo primitivo
En 1930, Lemaître publicó, en la revista Monthly Notices de la Royal Astronomical Society, un artículo en el que proponía la idea de que, a partir de una singularidad inicial, una especie de “átomo primitivo” o “huevo cósmico”, se habría producido, en los primeros momentos de la Creación, una explosión a partir de la cual se originó el Universo. El astrónomo Fred Hoyle, con intención crítica y un tanto irónica, llamó a esta explosión el Big Bang. Ante la propuesta de Lemaître, su antiguo maestro, el astrónomo Eddington, encontró la idea poco satisfactoria y al mismo Einstein le pareció sospechosa ya que la consideraba ampliamente reminiscente del dogma cristiano de la Creación que tenía, a su juicio, poca justificación científica.
En el artículo titulado «El comienzo del mundo desde el punto de vista de la teoría cuántica», publicado en la revista inglesa Nature, en su edición del día 9 de mayo de 1931, Georges Lemaître sostuvo que si el universo está en expansión, en el pasado, debería haber ocupado un espacio cada vez más pequeño, hasta que, en algún momento original, todo el universo se encontraría concentrado en una especie de «átomo primitivo».Trató de evitar una singularidad inicial (un punto donde el espacio y el tiempo adquirirían una curvatura infinita) y sugirió un estado mecánico cuántico anterior al espacio tiempo al que llamó como dicho «átomo primitivo».
Lemaître publicó posteriormente otros artículos sobre el mismo tema, y llegó a publicar en 1946 un libro titulado «La hipótesis del átomo primitivo», donde explicaba cómo el universo se había ido expandiendo a partir de un primer átomo.
En 1948 George Gamow junto con Alpher y Herman continuaron desarrollando el modelo de Lemaître a partir de la teoría cuántica relativista en el que la energía gravitacional de un pequeño universo recién creado se convirtió en un plasma caliente de partículas y luz a medida que el espacio mismo se expandía rápidamente y la materia se enfriaba. Su teoría hizo dos predicciones numéricas históricamente importantes: la cantidad relativa de helio e hidrógeno y la existencia de microondas distribuidas uniformemente en el Universo.
Sin embargo, muchos científicos no se sentían cómodos con las implicaciones religiosas que parecía tener un universo con un comienzo. Esto, unido a que en el modelo de Lemaître no existían evidencias observacionales determinantes, abrió el camino al desarrollo de teorías alternativas. La que más aceptación tuvo fue el modelo de Estado Estacionario defendido por Hoyle y que justificaba el carácter eterno de su existencia mediante la creación de nueva materia y consecuentemente nuevas galaxias a medida que el Universo se expande.
El debate entre los diferentes modelos continuó vivo hasta que en 1965 la detección casual de la radiación cósmica de fondo de microondas, que había predicho Gamow, evidencia directa de un universo joven y caliente, determinaría la prevalencia del modelo Big Bang.
Fe religiosa y ciencia en Lemaître
Lemaître estaba convencido de que la ciencia y la religión son dos caminos diferentes y complementarios que convergen en la verdad.
La enorme trascendencia de su propuesta científica le aportó visibilidad, sobre todo en Estados Unidos. Ello le dio la oportunidad de dirigirse al gran público y poner de manifiesto de forma llana sus ideas sobre la relación entre la ciencia y la fe religiosa. En febrero de 1933 se expresaba así en una entrevista concedida al New York Times:
«Yo me interesaba por la verdad desde el punto de vista de la salvación y desde el punto de vista de la certeza científica. Me parecía que los dos caminos conducen a la verdad y decidí seguir ambos. Nada en mi vida profesional, ni en lo que he encontrado en la ciencia y en la religión, me ha inducido jamás a cambiar de opinión».
Las ideas expuestas por Lemaître tropezaron no solo con críticas, sino con una abierta hostilidad por parte de científicos que reaccionaron, a veces, de modo violento. Varios científicos, incluso Albert Einstein, veían con desconfianza la propuesta de Lemaître, que era una hipótesis científica seria, porque, según su opinión, podría favorecer a las ideas religiosas acerca de la creación. Lemaître, como se dice más arriba, no pensaba así, y mantuvo y defendió con celo esta clara separación.
En la década de 1950 comprendió claramente la separación entre los métodos de discurso teológicos y cosmológicos. En esta última etapa de su carrera, observa que la expansión desde un átomo primitivo puede ser «un comienzo», pero no es «una creación».
En 1951, en un acto protocolario de la Academia Pontificia de Ciencias, el Papa Pío XII pronunció estas palabras, en un discurso que seguramente le había preparado el académico Edmund Whittaker :
“… Parece que la ciencia de hoy, retrocediendo en un salto de millones de siglos, ha logrado ser testigo de ese Fiat lux primordial, cuando, de la nada, estalló con la materia un mar de luz y radiación, mientras las partículas de elementos químicos se dividen y se reúnen en millones de galaxias”.
Aunque el contexto de todo el discurso parecía más bien retórico, exaltando las capacidades de la ciencia, ello no le pareció bien a Lemaître, que hizo todo lo posible por trasladar mediante terceros su opinión al Papa, para posteriormente hacerlo personalmente en una reunión que mantuvieron poco después. Nada trascendió de la reunión, pero no volvió a manifestarse ninguna idea sobre el tema que permitiese una interpretación equívoca. Por tanto, aunque el astrónomo Edmund Whittaker había señalado que el momento del Big Bang se podría considerar “sin impropiedad” como el de la Creación por su consonancia con el relato bíblico del Génesis, George Lemaître, el padre de la teoría, reconocía que esta y otras explicaciones suponían un uso impropio de la hipótesis que él había formulado.
El Congreso Solvay sobre Astrofísica de 1958 le dio una nueva oportunidad, que aprovechó, para enfatizar una vez más que el modelo del Big Bang no es más que una hipótesis científica, que debe ser verificada o falseada por observaciones, que permanece completamente fuera del ámbito de la metafísica o la religión.
Encuentros con Albert Einstein
Lemaître y Einstein se encontraron en cuatro ocasiones: en 1927 en Bruselas, en un congreso de Solvay; la segunda tuvo lugar en California en enero de 1933; la tercera en Bruselas, en mayo de 1933, y la última en 1935, en Princeton.
Entre el 24 y el 29 de octubre de 1927 tuvo lugar, en Bruselas, el quinto Congreso Solvay, donde los expositores discutieron acerca de la nueva física cuántica. Georges Lemaître decidió hablar con Einstein sobre su artículo, pero este le dijo que aunque los cálculos eran correctos, su física era «abominable». Lemaître, convencido de que Einstein se equivocaba esta vez, buscó prolongar la conversación, y también lo consiguió. El profesor Auguste Piccard, que acompañaba a Einstein para mostrarle su laboratorio en la Universidad, invitó a Lemaître a unírseles en el centro educativo.
Durante el trayecto, Lemaître aludió a la velocidad de las nebulosas, tema que se encuentra muy relacionado con la expansión del universo. Pero Einstein no parecía estar al corriente de los resultados de las investigaciones al efecto. Piccard, para salvar la situación, comenzó a hablar con Einstein en alemán, idioma que no entendía Lemaître.
Einstein no estaba solo al encontrar inaceptables las ideas de Lemaître; más bien era la opinión de casi todos los científicos. Sin embargo, en 1929 Hubble publicó un trabajo que presentaba una evidencia mayor de un universo en expansión, contradiciendo la teoría entonces aceptada de un universo estático.
Las relaciones de Lemaître con Einstein mejoraron más tarde. La primera aproximación, sin encuentro entre ambos, vino a través de los reyes de Bélgica, que se interesaron por los trabajos de Lemaître y le invitaron a la corte. Einstein pasaba todos los años por Bélgica para visitar a Lorentz y a Willem de Sitter, y en 1929 encontró una invitación de la reina Elisabeth, alemana como Einstein, en la que le pedía que fuera a verla llevando su violín, ya que ejecutaba este instrumento lo mismo que la monarca. Esa invitación fue seguida por muchas otras, de modo que Einstein llegó a ser amigo de los reyes. En una conversación, el rey preguntó a Einstein sobre la famosa teoría de la expansión del universo, e inevitablemente se habló de Lemaître; notando que Einstein se sentía incómodo, la reina le invitó a improvisar, con ella, un dúo de violín.
Otra aproximación se produjo en 1930, en una ceremonia en Cambridge, donde Einstein se encontró con Arthur Stanley Eddington. De nuevo salió en la conversación la teoría del sacerdote belga, y Eddington la defendió con entusiasmo.
Einstein tuvo varios años para reflexionar antes de encontrarse de nuevo personalmente con Lemaître, en Estados Unidos en 1933. Lemaître había sido invitado por el físico Robert Millikan, director del Instituto de Tecnología de California. Entre sus conferencias y seminarios, el 11 de enero de 1933 dirigió un seminario sobre los rayos cósmicos, y Einstein se encontraba entre los asistentes. Esta vez, Einstein se mostró muy afable y felicitó a Lemaître por la calidad de su exposición. Después, ambos se fueron a discutir sus puntos de vista. Einstein ya admitió entonces que el universo está en expansión; sin embargo, no le convencía la teoría del átomo primitivo, que le recordaba demasiado la creación.
En mayo de 1933, Einstein dirigió algunos seminarios en la Universidad Libre de Bruselas. Supo entonces que Adolf Hitler había sido nombrado Canciller de la República Alemana; por este motivo fue a la Embajada alemana en Bruselas para renunciar a la nacionalidad alemana y dimitir de sus puestos en la Academia de Ciencias y en la Universidad de Berlín. Einstein permaneció varios meses en Bélgica, preparando su porvenir de exiliado. En esas circunstancias, Lemaître fue a verle y le organizó varios seminarios. En uno de ellos, Einstein anunció que la conferencia siguiente la daría el propio Lemaître, añadiendo que tenía cosas interesantes que contarles. El sacerdote, en consecuencia, pasó un fin de semana preparando su conferencia, y la dio el 17 de mayo. Después de escuchar a Lemaître explicar su teoría, Einstein se puso de pie y dijo:
“Esta es la explicación más bella y satisfactoria de la Creación que alguna vez he escuchado”.
De enero a junio de 1935, Lemaître estuvo en Estados Unidos como profesor invitado por el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton. En Princeton vio por última vez a Einstein.
A Einstein le costó aceptar la expansión del universo, aunque finalmente la aceptó, a pesar de que similares motivos le llevaron a rechazar la teoría del átomo primitivo. No obstante que los trabajos de Lemaître fueron cuestionados, en parte debido a su condición de sacerdote; se ha demostrado después que sus aportes fueron serios, y finalmente la comunidad científica, Einstein incluido, lo reconocieron y otorgaron todo tipo de honores.
Todo ello ha permitido decir a James Peebles, premio Nobel de 2019 y una de las voces más autorizadas en cosmología:
“Creo que en los años alrededor de 1930 Lemaître comprendió la teoría de la relatividad general de Einstein mejor que nadie.”
Miembro y director de la Academia Pontificia de Ciencias
Pontificado de Pio XII
En octubre de 1936 Pio XII nombró a Lemaître miembro de Academia Pontificia de Ciencias, una sociedad a la que se vincularía durante el resto de su vida y que incluye científicos creyentes y no creyentes de todo el mundo con el objetivo de promover el progreso de las ciencias y el estudio de cuestiones epistemológicas. Entre sus miembros se ha contado con la presencia de setenta Premios Nobel del siglo XX.
Pontificado de Juan XXIII
Unos años más tarde el nuevo Papa, Juan XXIII, otorgó la presidencia de la Academia Pontificia de Ciencias en 1960 a Lemaître, bajo cuyo mandato se produjo un giro ecuménico y se abrió a muchos Premios Nobel, católicos y no católicos, entre ellos Dirac y Raman, por la parte de la física, y Eccles por la medicina.
Pontificado de Pablo VI
Con la llegada de Pablo VI, halló algunas dificultades. Se quería reducir el número de academias y tener un mayor control curial sobre ellas, a la vez que se pretendía meter algunos textos romanos en las actas de las reuniones de la Academia. Estas ideas no gustaron a Lemaître, que no deseaba mezclar ciencia y teología. Aunque algunas de estas cuestiones no gustaron a Lemaître, la relación entre ambos fue muy cordial y el sumo pontífice incluso implicó al sacerdote belga en los debates del Concilio Vaticano II, lo que indica la gran confianza que depositaba en él. Además, bajo la presidencia de Lemaítre salieron dos volúmenes de Miscellanea Galileiana, sobre la vida y obra de Galileo Galilei, que el Papa citó en un discurso suyo de 1964 y en Gaudium et Spes.
El legado científico de Lemaître
La profundidad del pensamiento de Lemaître le permitió hacer otras importantes aportaciones a la ciencia.
Hay muchos otros dominios distintos del big bang y la expansión del universo, en los que Lemaître trabajó y realizó contribuciones interesantes. Por ejemplo, su trabajo, que se remonta a 1931, sobre una generalización de la ecuación de Dirac-Eddington, en la que introdujo, antes de Attire Majorcan, un ejemplo de lo que ahora se llaman los «The Majorcan spinner». También influyó en la Hipótesis de los grandes números de Dirac.
Aunque es menos conocido, Lemaître fue en 1933 la primera persona en comprender la naturaleza del horizonte de un agujero negro, mucho antes de que se le llamara agujero negro.
La constante cosmológica es otro de los conceptos que supo valorar después de haber sido desechada por Einstein tachándola como el mayor error de su vida. Lemaître la utilizó, otorgándole un valor numérico muy diferente, para modelar la expansión cósmica. Consideró esto como una sustancia física, conocida hoy como energía oscura, que, desde 1998 en que se conoció la aceleración del Universo, se considera el constituyente más importante del mismo.
También es de reseñar su contribución a una solución exacta de las ecuaciones de campo de Einstein de la relatividad general: la métrica de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker o modelo FLRW.
Todo ello ha permitido decir a James Peebles, premio Nobel de 2019 y una de las voces más autorizadas en cosmología:
“Creo que en los años alrededor de 1930 Lemaître comprendió la teoría de la relatividad general de Einstein mejor que nadie”. Incluso de modo más contundente Simon A. Mitton le califica como “el más grande cosmólogo de su generación”.
Honores
El 17 de marzo de 1934, Lemaître recibió el Premio Francqui, la más alta distinción científica belga, de manos del rey Leopoldo III.44 Sus proponentes fueron Albert Einstein, Charles de la Vallée-Poussin y Alexandre de Hemptinne. Los miembros del jurado internacional fueron Eddington, Langevin, Théophile de Donder y Marcel Dehalu. El mismo año recibió la Medalla Mendel de la Universidad de Villanova.
En 1936, Lemaître recibió el Premio Jules Janssen, el premio más alto de la Société astronomique de France, la sociedad astronómica francesa.
En 1950 se le otorgó otra distinción que el gobierno belga reserva para científicos excepcionales: el premio decenal de ciencias aplicadas para el período 1933-1942, y en 1953 recibió la primera medalla Eddington otorgada por la Royal Astronomical Society.
En 2005, Lemaître fue elegido para el puesto 61 de De Grootste Belg («El belga más grande»), un programa de televisión flamenco en la VRT. En el mismo año fue votado para el puesto 78 por la audiencia de Les plus grands Belges («Los más grandes belgas»), un programa de televisión de la RTBF.
El 17 de julio de 2018, Google Doodle celebró el 124º cumpleaños de Georges Lemaître.
El 26 de octubre de 2018, una votación electrónica entre todos los miembros de la Unión Astronómica Internacional votó 78% para recomendar cambiar el nombre de la ley Hubble a la ley Hubble-Lemaître.
