Quiero comenzar este post con una frase que ronda internet más o menos al nivel de shitpost de LinkedIn y similares:

Si no puedes explicárselo a un niño de seis años, es que ni tú mismo lo entiendes

Se le atribuye a diferentes personas, pero esto no es importante. Mientras escribo estas líneas no encuentro las palabras adecuadas para expresar mi extrema discrepancia con ella.

Piensa en algún concepto complicado de tu dominio intelectual. Es probable que tengas dificultad en explicarlo a quien no comparte tu misma área del conocimiento, por ende, hacemos un esfuerzo por simplificar algunos aspectos con el problema ineludible de que cierta parte del contenido se perderá. ¿Significa eso que no comprendes el concepto? Lo dudo. Creo que podemos vivir con la idea de que ciertas nociones son difíciles de explicar en su totalidad.

Aquí será algo así; intentaré describir un poco a qué me dedico, pero asumiendo también que la sobre simplificación de algunas cosas tendrá como resultado la pérdida de exactitud.

En esta primera parte, daré el contexto para explicar dónde se ubica mi área en la física y en qué consiste el trabajo a nivel cotidiano.

1. Contexto: No se trata de aplicaciones

A veces recibo la —legítima— pregunta: ¿Para qué sirve lo que estudias? Y en general, la respuesta es: para nada, o al menos por ahora jaja. Creo que la siguiente cita de Santiago Ramón y Cajal lo explica mejor:

Cultivamos la Ciencia por sí misma, sin considerar por el momento las aplicaciones. Éstas llegan siempre, a veces tardan años; a veces, siglos. Poco importa que una verdad científica sea aprovechada por nuestros hijos o por nuestros nietos. Medrada andaría la causa del progreso si Galvani, si Volta, si Faraday, si Hertz, descubridores de los hechos fundamentales de la ciencia de la electricidad, hubieran menospreciado sus hallazgos por carecer entonces de aplicación industrial. Santiago Ramon y Cajal - Los tónicos de la voluntad

La línea de trabajo para aquellos que hacemos ciencia fundamental es, digamos, exploratoria. Nuestro mayor interés es entender y/o proponer explicaciones a fenómenos de la naturaleza que eventualmente conducen a aplicaciones. Para poner esto en perspectiva, cabe destacar que en invenciones como un teléfono celular hay cerca de 17 premios Nobel relacionados a descubrimientos independientes. La cantidad de investigación fundamental detrás de cada uno de los hallazgos que equivalen a un Nobel es enorme. Luego de esto viene la ingeniería y cómo sacarles provecho, lo cual no es mi trabajo.

Todo esto para decir que la ciencia, en general, no es útil de un día para otro en la mayoría de los casos. A veces jamás. Algunas ideas mueren en el olvido.

2. Mecánica cuántica, la física de las cosas pequeñas

Para entender dónde se sitúa mi área de investigación, miremos la siguiente tabla

  • Mecánica clásica: es la teoría usada para describir el movimiento de objetos de tamaño macroscópico que son con los que convivimos de manera cotidiana y cuya velocidad no es comparable a la de la luz.
  • Relatividad especial: lo mismo, pero esta vez para objetos que se mueven a velocidades comparables a la de la luz. En slang de físico le llamamos a esa característica relativista.
  • Mecánica cuántica: es la teoría usada para objetos extremadamente pequeños (invisibles al ojo y del orden del tamaño de átomos) y cuya velocidad no es relativista.
  • Teoría cuántica de campos: teoría para objetos muy pequeños y relativistas.

Esto es por supuesto una sobre simplificación, y quizá la clasificación más global posible en donde cada físico puede ser ubicado. Podríamos considerarlo como la “lengua materna” que cada físico habla.

Dónde me ubico yo?: en mecánica cuántica. No me preocupo de efectos relativistas, y tampoco estudio objetos macroscópicos como fluidos, mecánica de sólidos etc.

Explicaré mejor esto en la parte 2, puesto que rozamos las tecnicidades: Soy lo que en física se conoce como un físico de materia condensada: estudio las propiedades emergentes de sólidos (conducción eléctrica, o de spin, por ejemplo) dependiendo de la interacción de átomos/electrones a nivel microscópico. Es una gran mezcla entre mecánica cuántica, mecánica estadística y electrodinámica.

3. Las herramientas y el día a día

Para llegar a conclusiones científicas, en mi día a día tengo en general dos mecanismos:

  • Cálculos analíticos: es lo que entiende como hacer cálculos al “lápiz y papel” o en un pizarrón. Es la típica escena de las películas en donde la gente está con ecuaciones muy complejas intentando extraer conclusiones. O a veces solo mirándolas, intentando parecer inteligente jaja
  • Cálculos numéricos: existen ecuaciones cuya solución es imposible de encontrar con el método analítico, entonces usamos el método numérico; ingresamos las ecuaciones a un computador en forma de una secuencia de números. La máquina manipulará estos para obtener una solución aproximada (pero confiable). Esto se logra mediante la programación de códigos en diferentes lenguajes que resolverán y tratarán la información obtenida. Piensa ahora en la típica escena de hackers escribiendo en pantallas con muchos números jaja.

Dividiría mi flujo de trabajo de manera somera como:

1) Usar ecuaciones de la mecánica cuántica para describir el sistema que queremos estudiar.

2) Resolver las ecuaciones mediante los métodos anteriores (no son excluyentes, la mayoría de las veces se usan ambos)

3) Interpretación física de los resultados

4) Escribir y reportar las conclusiones obtenidas: el punto cúlmine es escribir un artículo con todas las conclusiones de manera organizada. Normalmente en una revista donde revisores especializados (colegas del área) harán un juicio crítico de tu trabajo para ver si cumple los criterios de calidad científica.

De nuevo, esto es sobre simplificado, y a veces no lineal, pero en líneas generales es así cómo funciona. La escala de tiempo que toma en terminar un estudio depende de lo ambicioso del proyecto, la creatividad de la idea y de la dificultad ejecución técnica. Como regla general, diría que toma entre 6 meses y un año completar un trabajo teórico.

4. Pequeña digresión: sobre la creatividad

Habiendo explicado superficialmente la cotidianidad mi trabajo, me tomaré algunas líneas para salirme un poco del libreto. Comencemos con la definición de la RAE de creatividad

creatividad De creativo e -idad.

  1. f. Facultad de crear.
  2. f. Capacidad de creación.

Un prejuicio, a mi entender arbitrario, es que el trabajo científico es “cuadrado” y “carente de creatividad”. La creatividad, entendiéndola como la capacidad de crear explicaciones originales, es un ingrediente fundamental para las ideas que racionalizan fenómenos de la naturaleza.

Nuestras herramientas cuantitativas y las leyes físicas no proveen la lógica subyacente por fuerza bruta (a veces sí, esos son proyectos fáciles jaj): su conjunción meticulosa nos ayuda a entender los sistemas que queremos estudiar; a dar explicaciones que hagan sentido; a enunciar fenómenos novedosos/interesantes (e incluso a veces útiles, aunque como explicamos anteriomente no es nuestro foco).

5. Palabras finales

Si te dió un sueño terrible leer este texto, aquí un resumen:

  • La ciencia fundamental no está preocupada de las aplicaciones.
  • La mecánica cuántica describe cómo los objetos muy pequeños (y no muy rápidos comparados a la velocidad de la luz) se mueven.
  • Lápiz y papel o computador: resolver ecuaciones complicadas para extraer conclusiones.
  • Los resultados se publican en forma de artículos que son revisados por colegas que también son expertos.
  • La creatividad es parte fundamental de los principios que queremos estudiar; la forma de explicar fenómenos no es por generación espontánea. Además, el qué estudiar es también un desafío de creatividad.

No creo haber hecho justicia a mi trabajo con la precisión de mis explicaciones, sin embargo, escribir este post fue un ejercicio placentero. Espero que ahora no sea mucho misterio mi trabajo y qué es lo que hace (al menos un físico) en general.

En el próximo post escribiré sobre mis investigaciones de manera más específica, lo cual lo hará mucho más técnico. Por ahora, el contexto es suficiente y tal vez necesario.

Hasta la próxima!