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Su nacimiento en 1921 -el 12 de septiembre- en Lvov (una ciudad de Ucrania que hasta 1939 perteneció a Polonia) lo marcó con todos los estigmas y maldiciones del siglo XX. Como judío y como polaco le tocó vivir el horror de la invasión nazi: abandonó sus estudios de Medicina y, junto a su familia, logró escapar del gueto en 1942 gracias a documentos de identidad falsos, mientras todos sus amigos de juventud terminaban sus días en el Campo de Concentración de Belzec. Hijo único, pasó gran parte de su niñez viviendo en el primer piso de una casa situada en la calle Brajerka número 4, ocultando su origen judío, criado como católico y considerándose ateo.
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Por entonces, ya había comenzado a escribir algunos cuentos. El primero de ellos "Czlowiek z Marsa" (Hombre de Marte) se publicó en una revista juvenil en 1946. Por esas fechas estaba escribiendo una novela realista, "Szpital przemienienia" (El hospital de la transfiguración) -que sería publicada en 1955- en donde narra la odisea de unos médicos polacos en un hospital para enfermos mentales ante la llegada inminente de las tropas nazis.
1948 supone el fin de la carrera de Medicina para Lem. A pesar de ser socialista, la inclusión en el dogma oficial de las ideas de Trofim Lysenko (1898-1976), quien condujo una campaña de ciencia agrícola que proponía un método para abonar la tierra sin utilizar fertilizantes o minerales y cosechar guisantes en invierno, le hizo perder un poco de la fe que tenía.
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En 1951 publicó "Astronauci" (Los astronautas), novela principalmente utópica, lo que contribuyó a que pasase la censura sin muchos problemas.
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En 1957 se editó "Dzienniki gwiazdowe" (Diarios de las estrellas), una colección de historias cortas de humor negro que contrastaba con las utópicas novelas anteriores. Entre 1959 y 1964 dio a luz sus grandes novelas de madurez: "Eden" (Edén, 1959), la primera con la que el autor se siente complacido; "Pamietnik znaleziony w wannie" (Memorias encontradas en una bañera, 1961) en la que unos arqueólogos del siglo XXXII descubren un manuscrito que data de la guerra fría en una bañera del Pentágono
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En "Solaris" (1961), su obra maestra y uno de los grandes libros del siglo XX, Lem reinventó el mito de Orfeo mediante la exploración de un planeta capaz de corporizar los recuerdos: el protagonista tiene la oportunidad de revivir una historia de amor con su esposa, que se suicidó en la Tierra muchos años antes. La célebre adaptación para el cine que en 1972 hizo Andrei Tarkovski y que fuera galardonada con el Premio Especial de Jurado en el Festival de Cannes, fue saludada como la respuesta soviética a "2001: a space odyssey" (2001: una odisea del espacio) de Stanley Kubrick (1928-1999). En libros posteriores, sin abandonar su tono pesimista, ensayó un estilo humorístico inimitable: "Bajki robotow" (Fábulas de robots, 1964), "Cyberiada" (Ciberíada, 1965) y, sobre todo, los "Dzienniki gwiazdowe" (Diarios de las estrellas, 1971), una versión cibernética de los viajes de Gulliver donde campea a sus anchas su más memorable criatura de ficción, el astronauta Ijon Tichy.
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En 1971, dio un nuevo giro con la publicación de "Doskonala próznia" (Vacío perfecto), una colección de reseñas de libros imaginarios, en la línea de Voltaire y Borges, donde aprovechó para reírse de Joyce, de Dostoievsky y de sí mismo, y "Kongres futurologiczny" (Congreso de futurología) cuya acción transcurre en una hipotética república bananera durante un congreso de futurólogos en el que el protagonista tiene hilarantes visiones cuando la policía rocía la zona con gases alucinógenos a raíz de un ataque terrorista al hotel donde se desarrolla el congreso. Luego, en 1973, escribe "Wielkość urojona" (Un valor imaginario), una colección de prólogos de libros no escritos, mezcla entre experimento y sátira; y en 1976 “La investigación”, una novela de misterio y crímenes de ambiente profundamente kafkiano, y "Katar" (La fiebre del heno), donde funde elementos de la novela negra con la ciencia ficción.
Durante el estado de sitio impuesto en Polonia por el general Jaruzelski, Lem se exilió a Alemania y allí publicó "Provokationen" (Provocación, 1984), un asombroso ensayo de ficción sobre el Holocausto; "Nich minut"
(Un minuto humano, 1986), una revisión de tres libros que no existen y "Fiasko" (Fiasco, 1986), novela seria en la que retoma el problema del contacto con inteligencias extraterrestres a través de una constatación lúcida y perpleja de la soledad esencial del universo y que es, quizás, la más madura de todas sus novelas.
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Fue miembro fundador de la Sociedad Polaca de Astronáutica y desde 1973 enseñó literatura polaca en la Universidad de Cracovia. Traducido a más de cuarenta idiomas, su fama se hizo comparable a la de Isaac Asimov (1920-1992) o Arthur Clarke (1917-2008). Los últimos años los pasó junto a su mujer y sus perros, en la ciudad de Cracovia.
Lem escribió bastantes ensayos, no solamente acerca de libros inexistentes, sino también sobre algunos escritores que consideraba importantes. Entre los especialistas en fantasía científica, rescató a Philip K. Dick (1928-1982) en una reseña publicada en 1984 titulada "A visionary among the charlatans" (Un visionario entre charlatanes). En ese mismo texto analizó a Borges, quien no le resultaba demasiado simpático, aunque lo unían a él numerosos temas y modos de enfrentarlos. También escribía una columna en el diario polaco "Tygodnik Powszechny" y otra en la revista "PC Magazine", ambas sin computadora, porque en su barrio había frecuentes apagones y, después de todo, había escrito unos sesenta años con la máquina de escribir que le regaló su padre en la época del liceo. Sus ideas bastante radicales acerca de la informática (en 1996 un artículo suyo en la revista alemana "Spiegel" con opiniones negativas sobre el modo en que se estaba desarrollando internet), generaron amplias polémicas. En uno de sus últimos artículos escribió: "En nuestro tiempo fracasó la visión optimista, diría hasta paradisíaca, de la que la guerra era apenas una excepción pavorosa que transgredió la Historia y nunca más se repetirá.
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