Georges Henri Joseph Édouard Lemaître ( / l ə ˈ m ɛ t r ə / lə- MET -rə ; francés: [ʒɔʁʒ ləmɛːtʁ] ; 17 de julio de 1894 - 20 de junio de 1966) fue un sacerdote católicobelga, físico teórico y matemático que realizó importantes contribuciones ala cosmologíayla astrofísica.[1] Fue el primero en argumentar que la recesión delas galaxiases evidencia de ununiverso en expansióny en conectar laley observacional de Hubble-Lemaître[2]con la solución de lasecuaciones de campo de Einsteinen lateoría general de la relatividadpara un universo homogéneo e isótropo.[3][4][5] Ese trabajo llevó a Lemaître a proponer lo que llamó la "hipótesis del átomo primigenio", ahora considerada como la primera formulación de ladel Big Bangsobre el origen del universo.[6][7]
Lemaître estudió ingeniería, matemáticas, física y filosofía en la Universidad Católica de Lovaina y fue ordenado sacerdote de la Arquidiócesis de Malinas en 1923. Su superior eclesiástico y mentor, el cardenal Désiré-Joseph Mercier , alentó y apoyó su trabajo científico, lo que le permitió viajar a Inglaterra, donde trabajó con el astrofísico Arthur Eddington en la Universidad de Cambridge en 1923-1924, y a los Estados Unidos, donde trabajó con Harlow Shapley en el Observatorio del Harvard College y en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en 1924-1925.
Lemaître fue profesor de física en Lovaina desde 1927 hasta su jubilación en 1964. Pionero en el uso de ordenadores en la investigación física, en la década de 1930 demostró, junto a Manuel Sandoval Vallarta del MIT, que los rayos cósmicos son desviados por el campo magnético de la Tierra y por lo tanto deben llevar carga eléctrica . En 1960, el papa Juan XXIII lo nombró prelado doméstico , lo que le dio derecho a ser tratado como " monseñor ". En ese mismo año se convirtió en presidente de la Academia Pontificia de Ciencias , cargo que ocupó hasta su muerte. [8]
Georges Lemaître nació en Charleroi , Bélgica, el mayor de los cuatro hijos de Joseph Lemaître, un próspero industrial que poseía una fábrica de vidrio, [9] y Marguerite née Lannoy, que era hija de un cervecero. [10] Georges se educó en el Collège du Sacré-Cœur , una escuela secundaria en Charleroi dirigida por los jesuitas . [9] En 1910, después de que un incendio destruyera la fábrica de vidrio, la familia se mudó a Bruselas , donde Joseph había encontrado un nuevo puesto como gerente del banco francés Société Générale . Georges luego se convirtió en alumno de otra escuela jesuita, St. Michael's College . [9]
En 1911, Lemaître comenzó a estudiar ingeniería de minas en la Universidad Católica de Lovaina . En 1914, tras el estallido de la Primera Guerra Mundial , Lemaître interrumpió sus estudios para presentarse como voluntario al ejército belga . Participó en la batalla del Yser , en la que los belgas lograron detener el avance alemán . Cuando el ejército lo transfirió de la infantería a la artillería, Lemaître fue enviado a completar un curso de balística . Sus perspectivas de ascenso al rango de oficial se vieron frustradas después de que lo calificaran de insubordinado como resultado de señalarle al instructor un error matemático en el manual oficial de artillería. [9] Sin embargo, al final de las hostilidades recibió la Cruz de Guerra Belga con palma de bronce, [11] uno de los únicos cinco soldados rasos que recibieron esa condecoración de manos del rey Alberto I. [ 9]
Después de la guerra, Lemaître abandonó la ingeniería para dedicarse al estudio de la física y las matemáticas . En 1919 completó el curso impartido en el Instituto Superior de Filosofía , establecido por el cardenal Désiré-Joseph Mercier para promover el neotomismo . [12] Lemaître obtuvo su doctorado en ciencias en 1920 con una tesis titulada L'approximation des fonctions de plusieurs variables réelles ("La aproximación de funciones de varias variables reales"), escrita bajo la dirección del matemático Charles de la Vallée-Poussin . [13]
Lemaître había considerado unirse a los jesuitas o a los benedictinos , pero finalmente decidió prepararse para el sacerdocio diocesano . [14] Entre 1920 y 1923 fue estudiante en la Maison Saint-Rombaut , el seminario para "vocaciones tardías" (es decir, estudiantes maduros para el sacerdocio) de la Arquidiócesis de Malinas . Fue durante su tiempo libre en el seminario que Lemaître aprendió la teoría general de la relatividad . Fue ordenado sacerdote el 22 de septiembre de 1923 por el cardenal Mercier. [15] [16] Como sacerdote diocesano en la Bélgica francófona , era conocido como " Abbé Lemaître".
En el seminario, Lemaître se unió a la Fraternité sacerdotale des Amis de Jésus ("Fraternidad sacerdotal de los Amigos de Jesús"), que había sido creada por el cardenal Mercier para promover la vida espiritual de sacerdotes diocesanos selectos y que fue establecida canónicamente por su sucesor, el cardenal Jozef-Ernest van Roey . Como miembro de la fraternidad, Lemaître hizo votos de castidad, pobreza y obediencia , así como un votum immolationis ("voto de inmolación") especial prometiendo sumisión completa a la persona de Cristo. En el espíritu de la fraternidad, Lemaître no discutió su participación con los Amis de Jésus fuera del grupo, pero regularmente hacía retiros en silencio en una casa llamada Regina Pacis ("Reina de la Paz") en Schilde , cerca de Amberes , y también realizó traducciones de las obras místicas de Juan de Ruusbroec . [17]
En 1922, Lemaître solicitó al Ministerio de Ciencias y Artes belga una beca de viaje. Como parte de esa solicitud, presentó una tesis sobre las implicaciones astronómicas de la relatividad general que incluía una demostración de que la forma más general de las ecuaciones de campo de Einstein incluía un término de constante cosmológica . El jurado le otorgó a Lemaître un premio de 8.000 francos belgas . [9]
El cardenal Mercier apoyó el trabajo científico de Lemaître y lo ayudó a obtener más apoyo financiero para una visita de dos años a Gran Bretaña y los Estados Unidos. [9] Solo diez días después de su ordenación, Lemaître dejó Bélgica para establecerse en St Edmund's House, entonces una comunidad de sacerdotes católicos que estudiaban para obtener títulos en la Universidad de Cambridge y que más tarde se convertiría en St Edmund's College . En Cambridge, Lemaître fue investigador asociado en astronomía y trabajó con el eminente astrofísico Arthur Eddington , quien introdujo a Lemaître en la cosmología moderna , la astronomía estelar y el análisis numérico . [9]
Lemaître pasó entonces el año siguiente en el Observatorio del Harvard College , en Cambridge, Massachusetts , trabajando con Harlow Shapley , un destacado experto en el estudio de las entonces llamadas «nebulosas espirales» (hoy identificadas como galaxias espirales ). [9] Lemaître también se inscribió en ese momento en el programa de doctorado en ciencias del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), con el ingeniero belga Paul Heymans como su asesor oficial. [18]
A su regreso a Bélgica en 1925, Lemaître se convirtió en profesor a tiempo parcial en la Universidad Católica de Lovaina y comenzó a trabajar en un informe que finalmente se publicó en 1927 en los Annales de la Société Scientifique de Bruxelles ("Anales de la Sociedad Científica de Bruselas") bajo el título 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"). [3] Allí desarrolló (independientemente del trabajo anterior de Alexander Friedmann ) el argumento de que las ecuaciones de la teoría general de la relatividad de Albert Einstein implicaban que el Universo no es estático (ver ecuaciones de Friedmann ). Lemaître conectó esta predicción con lo que argumentó que era una simple relación de proporcionalidad entre la velocidad de recesión promedio de las galaxias y su distancia a la Tierra. El estado inicial que Lemaître propuso para el Universo en su artículo de 1927 fue el modelo de Einstein de un universo estático con una constante cosmológica . [19]
También en 1927, Lemaître regresó al MIT para defender su tesis doctoral sobre El campo gravitatorio en una esfera fluida de densidad invariante uniforme según la teoría de la relatividad . [20] Al obtener ese segundo doctorado, Lemaître fue nombrado profesor ordinario en la Universidad Católica de Lovaina. El informe de Lemaître de 1927 en los Annales de la Société Scientifique de Bruxelles tuvo poco impacto porque esa revista no era ampliamente leída por astrónomos o físicos fuera de Bélgica. En ese momento, Einstein insistió en que solo una imagen estática del universo era físicamente aceptable. Lemaître más tarde recordó que Einstein le dijo " vos calculs sont corrects, mais votre physique est abominable " ("tus cálculos son correctos, pero tu física es atroz"). [21]
En 1929, el astrónomo estadounidense Edwin Hubble publicó un artículo en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América en el que demostraba, basándose en datos mejores y más abundantes que los que Lemaître tenía a su disposición en 1927, que, en promedio, las galaxias se alejan a una velocidad proporcional a su distancia del observador. Aunque el propio Hubble no interpretó ese resultado en términos de un Universo en expansión, su trabajo atrajo una amplia atención y pronto convenció a muchos expertos, incluido Einstein, de que el Universo no es estático. La proporcionalidad entre la distancia y la velocidad de recesión de las galaxias se conoce desde entonces comúnmente como " ley de Hubble ", pero en 2018 la Unión Astronómica Internacional (UAI) adoptó una resolución recomendando que se la denomine "ley de Hubble-Lemaître". [2]
En 1931, apareció una traducción al inglés del informe de Lemaître de 1927 en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , con un comentario de Arthur Eddington que caracterizaba el trabajo de Lemaître como una "solución brillante" a los problemas pendientes de la cosmología y una respuesta de Lemaître a los comentarios de Eddington. [22] Sin embargo, esta traducción al inglés omitió la estimación de Lemaître de la "constante de Hubble" por razones que permanecieron poco claras durante muchos años. [23] El tema fue aclarado en 2011 por Mario Livio : el propio Lemaître eliminó esos párrafos cuando preparó la traducción al inglés, optando en su lugar por citar los resultados más contundentes que Hubble había publicado en 1929. [5]
En marzo de 1931 Lemaître escribió un breve informe en el que proponía que el universo se expandió a partir de un único quantum inicial , al que llamó el «átomo primigenio». Este fue publicado en Nature , [6] y más tarde ese año Lemaître participó en un coloquio público sobre «La evolución del universo» celebrado en Londres el 29 de septiembre de 1931 para conmemorar el centenario de la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia . [24]
La teoría de Lemaître fue presentada por primera vez a una audiencia general en la edición de diciembre de 1932 de Popular Science , en un artículo escrito por el astrónomo Donald Howard Menzel de la Universidad de Harvard . [25] En 1933-1934, Lemaître fue profesor invitado en la Universidad Católica de América , en Washington, DC. [26] En ese momento también presentó su trabajo sobre la "Evolución del Universo en Expansión" ante la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos . [27] Lemaître se convirtió en una celebridad científica y los periódicos de todo el mundo se refirieron a él como el líder de una nueva cosmología física. [28]
Lemaître y Einstein se reunieron en cuatro ocasiones: en 1927 en Bruselas , durante una Conferencia Solvay ; en 1932 en Bélgica, durante un ciclo de conferencias en Bruselas; en California en enero de 1933; [29] y en 1935 en Princeton . En 1933 en el Instituto Tecnológico de California , después de que Lemaître presentara su teoría, Einstein se puso de pie, aplaudió y se dice que dijo: "Esta es la explicación más hermosa y satisfactoria de la creación que he escuchado jamás". [30] Sin embargo, hay desacuerdo sobre la publicación de esta cita en los periódicos de la época, y puede ser que Einstein no se estuviera refiriendo a la teoría del "átomo primordial" en su conjunto, sino solo a la propuesta de Lemaître de que los rayos cósmicos podrían ser "fósiles" de la desintegración primordial.
Lemaître argumentó que los rayos cósmicos podrían ser una "radiación fósil" producida por la desintegración del átomo primigenio. Gran parte de su trabajo en la década de 1930 se centró en los rayos cósmicos. En 1946, Lemaître publicó su libro sobre L'Hypothèse de l'Atome Primitif ("La hipótesis del átomo primigenio"), que fue traducido al español en el mismo año y al inglés en 1950. El astrónomo Fred Hoyle introdujo el término " Big Bang " en una emisión de radio de la BBC de 1949 para referirse a teorías cosmológicas como la de Lemaître, según la cual el Universo tiene un comienzo en el tiempo. [31] [32] Hoyle siguió siendo durante toda su vida un oponente a tales teorías del "Big Bang", abogando en su lugar por un modelo de estado estable de un Universo eterno.
En 1948, los teóricos Ralph Alpher , Robert Herman y George Gamow predijeron una forma diferente de "radiación fósil" basada en el modelo del Big Bang, hoy conocida como fondo cósmico de microondas (CMB). El CMB se produjo cuando los contenidos del Universo en expansión se enfriaron lo suficiente como para volverse transparentes a la radiación electromagnética . En 1965, poco antes de su muerte, Lemaître se enteró por su asistente Odon Godart del reciente descubrimiento del CMB por los radioastrónomos Arno Penzias y Robert Wilson . Ese descubrimiento convenció a la mayoría de los expertos de la validez científica del Big Bang.
Lemaître consideraba que su trabajo como científico no apoyaba ni contradecía ninguna verdad de la fe católica, y se oponía firmemente a presentar argumentos que mezclaran la ciencia con la religión, [16] aunque sostenía que las dos no estaban en conflicto. [33] Siempre estuvo ansioso de que su trabajo sobre cosmología fuera juzgado con criterios puramente científicos.
En 1951, el Papa Pío XII pronunció un discurso en la Academia Pontificia de Ciencias , con Lemaître entre el público, en el que trazó un paralelo entre la nueva cosmología del Big Bang y la doctrina cristiana de la creatio ex nihilo :
La ciencia contemporánea, con un recorrido a través de los siglos, ha logrado dar testimonio del instante augusto del Fiat Lux primordial , cuando junto con la materia brotó de la nada un mar de luz y de irradiación [...] Así, con aquella concreción que es característica de las pruebas físicas, la ciencia moderna ha confirmado la contingencia del Universo y también la fundada deducción acerca de la época en que el mundo salió de las manos del Creador. [34]
Se dice que Lemaître quedó horrorizado por esa intervención y más tarde pudo, con la ayuda del padre Daniel O'Connell , director del Observatorio Vaticano , convencer al Papa de que no hiciera más declaraciones públicas sobre interpretaciones religiosas o filosóficas de asuntos relacionados con la cosmología física . [35]
Según el físico teórico y premio Nobel Paul Dirac ,
En cierta ocasión, cuando estaba hablando con Lemaître sobre [su teoría cosmológica] y me sentí estimulado por la grandeza de la imagen que nos había dado, le dije que pensaba que la cosmología era la rama de la ciencia que se encuentra más cerca de la religión. Sin embargo, Lemaître no estaba de acuerdo conmigo. Después de pensarlo bien, sugirió que la psicología era la rama más cercana a la religión. [36]
Junto con Manuel Sandoval Vallarta , a quien había conocido en el MIT, Lemaître demostró que la intensidad de los rayos cósmicos varía con la latitud porque están compuestos de partículas cargadas y, por lo tanto, son desviados por el campo magnético de la Tierra . [37] En sus cálculos, Lemaître y Vallarta hicieron uso de la nueva computadora analizadora diferencial del MIT, desarrollada por Vannevar Bush . [38] Ese trabajo refutó la opinión, defendida entre otros por el premio Nobel Robert Millikan , de que los rayos cósmicos estaban compuestos de fotones de alta energía. Lemaître y Vallarta también trabajaron en una teoría de la radiación cósmica primaria y la aplicaron a sus investigaciones del campo magnético del Sol y los efectos de la rotación de la galaxia.
En 1933, Lemaître encontró una importante solución no homogénea de las ecuaciones de campo de Einstein que describen una nube de polvo esférica, la métrica de Lemaître-Tolman . Se interesó cada vez más en los problemas de cálculo numérico y en la década de 1930 comenzó a utilizar la calculadora más potente disponible en ese momento, la mecánica Mercedes-Euklid . En su único trabajo en química física , Lemaître colaboró en el cálculo numérico de los niveles de energía del monodeuteroetileno (una molécula de etileno con uno de sus átomos de hidrógeno reemplazado por deuterio ). [39]
En 1948 Lemaître publicó un ensayo matemático titulado Quaternions et espace elliptique (" Cuaterniones y espacio elíptico "). [40] William Kingdon Clifford había introducido el concepto de espacio elíptico en 1873. Lemaître desarrolló la teoría de los cuaterniones a partir de los primeros principios, en el espíritu del programa de Erlangen . [ cita requerida ]
Lemaître también trabajó en el problema de los tres cuerpos , introduciendo un nuevo método de regularización para evitar singularidades asociadas con las colisiones de dos cuerpos. En la década de 1950 elaboró una versión temprana de la transformada rápida de Fourier , desarrollada posteriormente de forma independiente por James Cooley y John Tukey . [41] Introdujo la computadora electromecánica Burroughs E101 en su universidad a finales de la década de 1950. En sus últimos años colaboró con su sobrino Gilbert Lemaître en un nuevo lenguaje de programación llamado "Velocode", un precursor de BASIC . [42]
Durante la década de 1950, Lemaître abandonó gradualmente parte de su labor docente, finalizándola por completo cuando asumió el estatus de emérito en 1964. En 1960 fue nombrado prelado doméstico (con el tratamiento de " monseñor ") por el papa Juan XXIII . [43] Tras la muerte del médico y fraile capuchino Agostino Gemelli , Lemaître fue designado para sucederlo como segundo presidente de la Academia Pontificia de Ciencias .
Durante el Concilio Vaticano II de 1962-65, el Papa le pidió a Lemaître que sirviera en la cuarta sesión de la Comisión Pontificia para el Control de la Natalidad . [44] Sin embargo, dado que su salud le impedía viajar a Roma (sufrió un ataque cardíaco en diciembre de 1964), Lemaître se negó. Le dijo a un colega dominico , Père Henri de Riedmatten, que pensaba que era peligroso para un matemático aventurarse fuera de su área de especialización. [45] Lemaître murió el 20 de junio de 1966, poco después de haberse enterado del descubrimiento de la radiación de fondo cósmico de microondas , que proporcionó un sólido apoyo experimental para su teoría del Big Bang. [46]
Lemaître se opuso firmemente al movimiento Leuven Vlaams ("Lovaina flamenca") que buscaba hacer que la enseñanza en la Universidad Católica de Lovaina fuera monolingüe en holandés . Con el historiador Gérard Garitte , en 1962 Lemaître estableció la Association du corps académique et du personnel scientifique de l'Université de Louvain (ACAPSUL, "Asociación del personal docente y científico de la Universidad de Lovaina") para defender el uso continuo del idioma francés en esa institución. [47] Después de la muerte de Lemaître, la universidad se dividió en una institución de habla neerlandesa, KU Leuven , y una institución de habla francesa, UCLouvain , con sede en la ciudad planificada de Louvain-la-Neuve ("Nueva Lovaina") que se construyó para ese propósito justo al otro lado de la frontera lingüística en el Brabante Valón .
El 27 de julio de 1935, Lemaître fue nombrado canónigo honorario de la catedral de San Rumoldo por el cardenal Jozef-Ernest van Roey . [48] Fue elegido miembro de la Academia Pontificia de Ciencias en 1936, y desempeñó un papel activo allí, sirviendo como su presidente desde marzo de 1960 hasta su muerte. [49] En 1941, fue elegido miembro de la Real Academia de Ciencias y Artes de Bélgica . [43]
El 17 de marzo de 1934, Lemaître recibió el Premio Francqui , la más alta distinción científica belga, de manos del rey Leopoldo III . [43] 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 . [50]
En 1936, Lemaître recibió el Premio Jules Janssen , el máximo galardón de la Société astronomique de France , la sociedad astronómica francesa. [51] Otra distinción que el gobierno belga reserva para científicos excepcionales le fue asignada en 1950: el premio decenal de ciencias aplicadas para el período 1933-1942. [43] Lemaître fue elegido miembro de la American Philosophical Society en 1945. [52] En 1953, la Royal Astronomical Society le otorgó la Medalla Eddington inaugural . [53] [54]
En 2005, Lemaître fue elegido para el puesto 61 de De Grootste Belg ("El belga más grande"), un programa de televisión flamenco de la VRT . Ese mismo año, fue elegido para el puesto 78 por la audiencia de Les plus grands Belges ("Los belgas más grandes"), un programa de televisión de la RTBF . Más tarde, en diciembre de 2022, la VRT recuperó en sus archivos una entrevista perdida de 20 minutos con Georges Lemaître en 1964, "una joya", dice el cosmólogo Thomas Hertog . [55] [56] El 17 de julio de 2018, Google Doodle celebró el 124 cumpleaños de Georges Lemaître. [57] El 26 de octubre de 2018, una votación electrónica entre todos los miembros de la Unión Astronómica Internacional votó con un 78% a favor de recomendar cambiar el nombre de la ley de Hubble a la ley de Hubble-Lemaître . [2] [58]
{{cite journal}}: CS1 maint: date and year (link){{cite journal}}: CS1 maint: date and year (link){{cite journal}}: CS1 maint: date and year (link){{cite journal}}: CS1 maint: date and year (link)La Unión Astronómica Internacional recomienda que la ley se conozca ahora como la ley de Hubble-Lemaître, para rendir homenaje al sacerdote y astrónomo belga Georges Lemaître, quien dedujo la relación velocidad-distancia dos años antes que el astrónomo estadounidense Edwin Hubble.
VRT ha recuperado una entrevista perdida con Georges Lemaître en sus archivos. Fue entrevistado al respecto en 1964 para la entonces BRT, pero hasta hace poco se pensaba que solo se había conservado un breve extracto de la misma. Ahora se ha recuperado la entrevista completa de 20 minutos. "Una joya", dice el cosmólogo Thomas Hertog.
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