Georges Lemaître: el sacerdote que convenció a Einstein

Hay muchos científicos que han estudiado el universo y su historia. Desde sus orígenes hasta las hipótesis de diferentes finales. Algunos de esos nombres resuenan en nuestras cabezas: Einstein, Hawking o Hubble son algunos de ellos. Sin embargo hay otros que suelen pasar desapercibidos. Sus nombres no suelen aparecer como referencias a los grandes descubrimientos que tenemos hoy en día. Hoy me gustaría hablarles de uno de esos nombres menos conocidos. Se trata de un religioso con grandes dotes para la ciencia. Su nombre es Georges Lemaître.

Lemaître nació un martes en Charleroi (Bélgica). Era el 17 de julio de 1894. Sus padres, Maurice y Anne Maria, quisieron que estudiase en el colegio jesuita Sacré Coeur en su ciudad natal. Fue un chaval que enseguida destacó, en parte por la influencia de uno de sus profesores. Se trataba del padre Ernest Verreux. Al joven Lemaître le maravilló la doble vocación que profesaba en sus vertientes religiosa y científica. Sin duda, quería ser como él. Por aquel entonces, ya mostraba buenas aptitudes en física y química; también en retórica y poesía. Aunque sobre todo destacó notablemente en matemáticas.

Lamaître y su etapa universitaria

Tras su paso por los jesuitas, Georges Lemaître comenzó una nueva etapa estudiantil en el colegio católico preuniversitario Saint-Michel. Allí ya tenía que ir pensando en su etapa universitaria, decisión que tuvo de tomar en 1911. Se fue a Lovaina (Bélgica) y siguiendo la recomendación de su padre se decantó por la ingeniería de minas en la Universidad Católica de Lovaina. Allí donde tuvo su primer contacto con la cosmología. Fue gracias al matemático Charles-Jean de la Vallée Poussin y al astrónomo Ernest Pasquier, quien este último volvería a ser influyente años después en la vida de Lemaître.

Logró graduarse como ingeniero en 1913 a la edad de 19 años. Finalizados sus estudios se matriculó en Filosofía ya que pensó que le vendría bien para enriquecer su faceta religiosa. También comenzó a trabajar como ingeniero aunque brevemente. ¿Qué ocurrió? Estalló la Primera Guerra Mundial y Lemaître terminó alistándose en el V Cuerpo de Voluntarios del ejército belga. La guerra le cambió y desde entonces pensó de manera diferente. Volvió a estudiar y esta vez se matriculó en Física y Matemáticas. Tras doctorarse decidió dejar su faceta científica para centrarse en su faceta religiosa. Ingresó en el seminario de Malines en Bruselas (Bélgica) con el fin de convertirse en sacerdote. Finalmente logró la ordenación en 1923.

Conociendo a Eddington y su marcha a Estados Unidos

Tras lograr el objetivo de ser sacerdote, Lemaître volvió a su faceta científica. Ese mismo año de 1923 se incorporó a la Universidad de Cambridge. Lo hizo gracias a una beca como estudiante de investigación y tuvo como supervisor a Arthur Eddington. El belga sintió fascinación por el libro de su mentor: Space, Time and Gravitation. Su lectura le hizo encontrarse por primera vez con algo que le cambiaría la vida: la teoría de la relatividad de Albert Einstein. No es que comprendiera las teorías de Einstein —que también—, sino que también la reinterpretó. Apoyado por Eddington, le sirvió como base para publicar su primera obra y no es que solo la comprendiera, sino que también la reinterpretó, algo que sirvió como base para publicar su primera obra: La Physique de Einstein.

Al año siguiente Lemaître se marchó a Estados Unidos. Ingresó en el Harvard College Observatory para investigar con el astrónomo Harlow Shapley, un destacado astrónomo que estaba destacando por sus estudios de estrellas variables cefeidas en cúmulos globulares. Esos estudios permitían conocer la distancia a estas agrupaciones de estrellas con gran precisión. Sin embargo el objetivo de Lemaître era doctorarse en astrofísica. Sin embargo, allí no le daban esa opción. Por ese motivo se trasladó al Massachussets Institute of Technology. Allí estudió las estrellas variables, la relatividad y el electromagnetismo gravitacional.

La vuelta a Lovaina de Lemaître

Cuando Lemaître tenía 31 años, le ofrecieron una cátedra en la Universidad Católica de Lovaina, aquella que lo formó como ingeniero, filósofo, matemático y físico. Por supuesto, aceptó el puesto y comenzó a dar clase. Era un profesor que tenía muy buen trato con sus alumnos, algo que resultaba poco convencional en la época. Se convirtió en uno de los docentes más queridos por todo el alumnado, despertando vocaciones y aumentando la capacidad investigadora de esa universidad. Ahí fue cuando volvió a coincidir con Ernest Pasquier —entonces profesor emérito— y le instó a analizar sus hipótesis que intentaban explicar el origen y evolución del universo. Lemaître las analizó y su vida como científico comenzó a cambiar.

Del mismo modo que el libro de Eddington lo inspiró para comprender la relatividad, el emérito logró hacer que Lemaître pensase sobre el cosmos como algo dinámico. Fueron tales su inspiración y curiosidad que en 1927, dos años después de su vuelta a Lovaina, el belga publicó un pequeño análisis donde resolvía las ecuaciones de Einstein que estaban relacionadas con la geometría del universo. Poco tiempo después ambos se encontraron en un Congreso Solvey en Bruselas. Sin embargo, Einstein no estaba de acuerdo con un universo dinámico sino que él abogaba por un cosmos estático. Por suerte, a Lemaître no le importó la negativa del alemán y siguió defendiendo su idea hasta el punto que sentó las bases de lo que sería su concepción del universo.

Lemaître y su mezcla «científico-religiosa»

El concepto de universo que tenía la Iglesia distaba mucho de lo que revelaban las observaciones astronómicas de la época en base a los datos que se estaban obteniendo empíricamente. Dado el carácter religioso de Lemaître, intentaba encontrar una solución que satisficiera a ambos. Para ello, siguiendo profundizando sobre el origen y evolución del universo sin perder sus ideas religiosas. Todos sus análisis de llevaron a publicar ese mismo 1927 un artículo en Annales de la Société Scientifique de Bruxelles titulado «Un Univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extragalactiques» (Un universo homogéneo de masa constante y radio creciente que explica la velocidad radial de las nebulosas extragalácticas).

Las conclusiones que expone Lemaître eran coherentes con los resultados de las observaciones astronómicas por parte de los astrónomos Vesto Slipher y Carl Wilhelm Wirtz: habían observado un corrimiento al rojo de la luz en las entonces mal llamadas nebulosas espirales —hoy conocidas como galaxias espirales—. A mayor alejamiento desde nuestro punto de vista, su corrimiento al rojo era mayor. ¿Tuvo repercusión el artículo? Para nada. Lemaître se sintió ninguneado porque su mentor, Eddington, no estaba demasiado a favor de un universo dinámico.

Edwin Hubble entra en la vida de Lemaître

En el artículo, Lemaître establecía la relación entre distancia al objeto y velocidad a la que se desplazaba. Aquello proporcionó una estimación hacia una constante que hoy se conoce como «Métrica FLRW» o Métrica Friedman-Lemaître-Robertson-Walker ya que estos cuatro científicos fueron principalmente quienes fueron afinando esta constante. Ese año además, el belga logró su ansiado doctorado en astrofísica. A pesar de ello, hubo un científico que mejoró los cálculos: Edwin Hubble. En 1929 afinó el valor de aquella constante con la que lograba explicar la expansión del universo, algo conocido como Ley de Hubble.Sin embargo, en 1929 Edwin Hubble había mejorado los cálculos, variando el valor de aquella constante para explicar la expansión del universo, algo que fue conocido como ley de Hubble.

Con todos los datos aportados por la Métrica FLRW y afinados por Hubble, Eddington no pudo rebatir los argumentos del que había sido su pupilo. Para darle todo su apoyo, el 10 de mayo de 1930, dio una conferencia refiriéndose al trabajo de Lemaître como «una contribución decididamente original que da una respuesta asombrosamente completa a los diversos problemas que plantean las cosmogonías de Einstein y de De Sitter». Nueve días más tarde, Willem de Sitter, que también tenía sus ideas sobre la evolución del universo, reconoció el trabajo del belga y sus escritos fueron traducidos al inglés. Con el apoyo de Eddington y sus estudios difundidos en lengua inglesa, Lemaître se convirtió en una eminencia en la comunidad científica.

Lemaître y su átomo primigenio

Lemaître fue invitado a una reunión de la British Science Association. Le habían propuesto ofrecer una conferencia sobre la relación entre la religión y la ciencia en lo referente al universo. Aprovechó la charla para manifestar una hipótesis en la que ya llevaba pensando largo tiempo: la idea de una expansión del universo a partir de un átomo primigenio. Con ese concepto armonizaba sus creencias religiosas con sus resultados científicos ya que un universo eterno no encajaría con la idea católica de la Creación.

La idea del átomo primigenio fue desarrollada por él mismo en dos artículos. Uno publicado en 1931 en Nature y otro al año siguiente en Popular Science. Luego se fueron sumando más publicaciones científicas aunque su idea base era siempre la misma: La materia y el espacio-tiempo estaban confinados en un estado mecánico cuántico extraordinariamente denso. Hoy, a ese átomo primigenio lo conocemos como “singularidad” y según este concepto, ocurrió una explosión inicial a partir de la cual se expandió toda la materia.

La broma del Big Bang

Los cálculos de Hubble respaldaban la hipótesis de Lemaître, aunque un grupo de científicos —entre los que se encontraba Einstein—, seguía mostrando cierta disconformidad. Estaban disconformes por un motivo de peso: el belga había adaptado aquella teoría a sus creencias religiosas. Otro de los que no aceptaban esa teoría fue el astrofísico inglés Fred Hoyle. En tono burlesco, en 1949 bautizó el origen del universo de Lemaître como Big Bang. Anecdóticamente, hoy a esta teoría la conocemos por ese nombre.

Hoyle defendía una idea de cosmos totalmente contraria: el universo estacionario. Según esta hipótesis el universo se expande pero no así los elementos que lo componen. Por lo tanto el universo genera materia a medida que aumenta de tamaño para mantener constante el valor de su densidad. A día de hoy, ese tira y afloja entre un universo estable como el que defiende Hoyle y un universo en expansión por el que aboga Lemaître, está inclinado en favor de este último. Los aportes científicos actuales apuntan hacia el Big Bang. Además, la teoría de la relatividad no es compatible con cuerpos estáticos en el universo.

La constante cosmológica de Einstein

Einstein, al incluir la constante cosmológica en sus ecuaciones estaba admitiendo de una forma muy sutil —ni siquiera él mismo se dio cuenta— que el universo está en expansión. Posteriormente, él mismo catalogó la inclusión de esta constante como «su mayor error». Vio que las evidencias científicas encajaban con la presencia de esa constante en su teoría y no tuvo más remedio que rendirse a los cálculos de Hubble. Por extensión, también admitió la expansión propuesta por Lemaître.

El 11 de enero de 1933, en el segundo encuentro que tuvo con Georges Lemaître, Einstein le mostró su apoyo. Ambos coincidieron en un seminario sobre rayos cósmicos celebrado en California (Estados Unidos). Los dos científicos charlaron y el alemán se mostró especialmente amable, tanto que felicitó al belga por la calidad de la exposición del belga. Después, ambos expusieron sus puntos de vista y ahí fue cuando Einstein admitió la idea de que el universo estaba en expansión, aunque renegaba de la hipótesis del átomo primigenio. Lemaître se mostró conforme con ese avance hasta el punto de no insistir en defender su idea sobre la singularidad inicial del universo.

La admiración de Einstein hacia Lemaître

La tercera vez que se encontraron Einstein y Lemaître fue en mayo de ese mismo año de 1933. Adolf Hitler había sido nombrado Canciller de la República Alemana y el científico nacido alemán renunció de su nacionalidad, dimitió de todos sus cargos y se fue a Bélgica a preparar su exilio a los Estados Unidos. Lemaître le había organizado varias conferencias y cuando fue a visitarlo, de manera improvisada, el propio Einstein anunció que el belga daría la siguiente ponencia. Se justificó diciendo que «Lemaître tenía cosas interesantes que contar». Einstein manifestó su entusiasmo a lo largo de la conferencia. Lo interrumpió en varias ocasiones con el único fin de alabar su exposición. Terminó diciendo que «Lemaître era la persona que mejor había comprendido sus teorías de la relatividad».

La última vez que coincidieron fue en el exilio de Einstein en Estados Unidos. Lemaître estuvo como profesor invitado de enero a junio de 1935 en el Institute for Advanced Study de Princeton y aprovecharon para verse. Con el paso del tiempo, Lemaître siguió investigando y cada vez ocupaba más cargos en distintas universidades. Por falta de tiempo, también tuvo que dejar parte de esos cargos. Con respecto a su faceta religiosa fue nombrado Monseñor en 1960 por Juan XXIII. Finalmente, en 1964 fue nombrado profesor emérito de la Universidad Católica de Lovaina, momento que aprovechó para retirarse por completo de la universidad de manera presencial.

El colofón a su carrera

Con Lemaître centrado en su faceta religiosa, su amigo y astrónomo Odon Godart le informó del hallazgo de Arno Penzias y Robert Wilson en 1964, por el que habían recibido el Nobel de Física en 1978. Habían descubierto la radiación de fondo de microondas. Aquello fue el hallazgo que la hipótesis de Lemaître necesitaba para convertirla en teoría. El Big Bang era compatible con las características encontradas por Penzias y Wilson en la radiación que acababan de descubrir. La hipótesis del átomo primigenio ahora era una teoría, la Teoría del Big Bang.

Georges Lemaître murió de leucemia el 20 de junio de 1966. Tiempo después, en 2018, durante la Asamblea General de la XXX Reunión de la IAU (International Astronomical Union) la ley de Hubble fue sometida a un proceso de votación. A partir de ese momento pasó a llamarse ley de Hubble-Lemaître.

Referencias

• Álvarez, J. (04-Jul-2022) Georges Lemaître, el sacerdote y científico belga autor de la teoría del Big Bang. La Brújula Verde (Ver).
• Artigas, M. (07-Jun-1995) Georges Lemaître, el padre del «big bang». Aceprensa (Ver).
• Lemaître, G. (1931) The Beginning of the World from the Point of View of Quantum Theory. Nature, 127, 706. DOI: 10.1038/127706b0 (Ver).
• Las galaxias que no deberían existir. Astrométrico (Ver).
• Eärendel, la estrella de la mañana. Astrométrico (Ver).