Su interés científico se centró en el campo de la relatividad
general, en particular en la física de los agujeros negros. En 1971 sugirió la
formación, a continuación del big-bang, de numerosos objetos, denominados
«miniagujeros negros», que contendrían alrededor de mil millones de toneladas
métricas de masa, pero ocuparían solo el espacio de un protón, circunstancia que
originaría enormes campos gravitatorios, regidos por las leyes de la
relatividad.
En 1974 propuso, de acuerdo con las predicciones de la física
cuántica, que los agujeros negros emiten partículas subatómicas hasta agotar su
energía, para finalmente estallar. Ese mismo año fue elegido miembro de la Royal
Society; tres años más tarde fue nombrado profesor de física gravitacional en
Cambridge, donde dos años más tarde obtuvo la cátedra Lucasiana de matemáticas,
la misma que ocupó Isaac Newton.
Sus esfuerzos para describir desde un punto de vista teórico las
propiedades de los agujeros negros, así como la relación que estas propiedades
guardan con las leyes de la termodinámica clásica y de la mecánica cuántica, se
recogen en sus obras The Large Scale Structure of Space-Time (1973, en
colaboración con G.F.R. Ellis), Superspace and Supergravity (1981),
The Very Early Universe (1983), y el best-seller Historia del tiempo:
del Big Bang a los agujeros negros (1988).
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