La Ciencia, peor que el yoga con cerveza

Ayer, 22 de Abril, se celebraron en el mundo centenares de "marchas por la ciencia", incluída una en Madrid.  La misión  de este movimiento, nacido en Estados Unidos,  es promover que investigación científica  "defienda el bien común y que los líderes y responsables políticos promulguen políticas de interés público basadas en la evidencia (científica)"   Creo que esta frase se entiende mejor con dos contraejemplos,  extraidos de noticias locales en los últimos días.  Esta semana han sido detenidos dos profesores en la Universidad de Baleares por "una estafa en la venta de un presunto medicamento contra el cancer", claramente en contra del "bien común".   En la pasada legislatura el Ministerio del Interior concedió la Medalla  de Oro al Mérito Policial a Nuestra señora María Santísima del Amor, decisión  que difícilmente puede estar basada en evidencias cientíticas.  El asunto que ha llegado estos días al Tribunal Supremo, que seguro que estará encantado de ocuparse de estas cosas, a falta de otras más importantes.

El movimiento March for Science surge en buena medida como reacción a la postura de incredulidad de Trump hacia el concepto de calentamiento global.  Según Trump, este concepto fue creado por los chinos  para reducir la competitividad de la industria norteamericana.    Pensar que el calentamiento global es un cuento chino, literalmente,   te concede la entrada al club de políticos con ideas extravagantes y peligrosas sobre desafíos globales, como  aquel vicepresidente de Sudáfrica, que pensaba que una ducha después de tener relaciones sexuales con una persona infectada con el VIH  reducía las posibilidades de contagio.

Aquí en España todo esto nos importa bien poco.  La marcha en Madrid,  que contaba en su cabecera con el presidente de  la Confederación Española de Sociedades Científicas (COSCE),  Nazario Martín,  el presidente de  la Real Sociedad Española de Física  entre otros distinguidos colegas,    recibió un tratamiento mediático raquítico, lo cual no me puede sorprender menos y disgustar más.  En el telediario de RTVE de las 15h, la noticia fue emitida a las 15:35,  después de no menos de 20 noticias,  justo despúes de  una sobre unos perros en mal estado en San Sebastian de los Reyes.   En la edición digital de El País, a las 18:40 del sábado, la noticia aparecía enterrada al fondo,  debajo de más de 40 entradas, incluida una sobre unas monjas que cultivan marihuana, y otra noticia sobre la nueva moda de practicar Yoga bebiendo cerveza.

Esta patética  visibilidad de la ciencia en los medios  es un reflejo fiel de lo que le importa la Ciencia a la gente en España.   Y precísamente porque a la gente le interesa más el yoga con cerveza, o el resultado del Sevilla-Granada (2-0),  que la ciencia, los científicos, y nuestras relaciones con los políticos, el gobierno puede volver a recortar el presupuesto del CSIC y del Carlos III, e irse de rositas sin recibir una sanción social, léase,  reducción de expectativas electorales.  Además de lamentar la falta de sensibilidad científica de la mayoría de la  gente,  y la falta de escrúpulos y de visión de futuro de nuestros políticos, los científicos deberíamos plantearnos qué podemos hacer para revertir esta situación.   ¿Qué podemos hacer los científicos para que a la gente le importe la Ciencia?.    ¿En qué medida la situación es culpa nuestra?.

España, país de chonis y catetos

Es el nuestro, en efecto, un país de chonis y catetos, cuya principal  seña de identidad es estar todo el día hablando mal de España,  pecado del cuál este blog tampoco está libre. En su grado extremo,  cierto tipo de chonis y catetos desarrollan un síndrome que les hace sentirse de otro país, más culto, civilizado,  sin corrupción, y con más dinero.  Para compensar la abundancia de entradas flagelantes en el blog,  voy a repasar  diez  cosillas de las que se puede estar bastante satisfecho,  incluso orgulloso, de la actividad intelectual y emprendedora  de nuestra sociedad.

1) El español  es la segunda  lengua materna más hablada del mundo, por detrás del  mandarín, y por delante del inglés.   El español es lengua oficial  en los 5 continentes  y  es la lengua materna,  en la que piensan y comunican,  de 390 millones de personas,  lo cuál incluye a  11 premios Nobel de literatura (10 catetos y una choni),  a dos de los 5 personas más ricas del mundo,  a profesores de MIT,  Berkeley,  Columbia,  algún director de Max Planck,   etc.

2) España es el país con la quinta  esperanza de vida más alta del mundo,  por detrás únicamente de Japón, Suiza,  Singapur y Australia, todos con mayor renta per capita que nosotros,  y por delante de más de casi 180 países.    Algo tendrá que ver con esto el sistema nacional de salud,  gestionado por chonis y catetos, claro.   En promedio, un español vivirá 1 año más que un inglés,  y 3 años más que un cubano.  A un cateto le parecerá poco,  pero somos 44 millones de españoles, cada  año de más son 44 millones de años de vida extra, claro que al cateto le parecerá mal, dado que esto no hace más que prolongar la agonía de vivir en España.

3)  Un español, Don Santiago Ramón y Cajal,  hizo el descubrimiento fundacional de lo que es hoy uno de los campos más prometedores de investigación, la neurociencia.  El descubrimiento lo hizo trabajando en España, y  su legado es comparable al de otros genios de su época, como Einstein o Marie Curie.   Si alguna vez le encontramos una solución médica a la condición de cateto,  alguna terapia neuronal,   será gracias a la obra de Don Santiago.

4)   España es propietaria del mayor telescopio de observación astronómica del mundo,  el Gran Telescopio de Canarias,  algo que tiene mucho mérito para un país de catetos y chonis.

5) España lleva liderando  la clasificación mundial  de transplantes de órganos 24 años.    Quizá esto diga algo positivo de nuestro sistema de salud, y de nuestra capacidad técnica para salvar la vida de mucha gente en un asunto de gran complejidad técnica. Así, en 2016 se realizaron 2.905 trasplantes renales, 1.162 hepáticos, 299 cardíacos, 294 pulmonares, 97 de páncreas y 12 intestinales,  todos ellos gestionados por  un ejercito de chonis y catetos.

6)   Inditex,   empresa española,   es el mayor grupo textil del mundo. Su  fundador,  un señor con todas las credenciales para ser considerado un cateto,  nacido en Busdongo,  un pueblecito de León, y con nombre de otra época,   Amancio,  es  la segunda persona más rica del mundo según Forbes.    Inditex da empleo a 150 mil personas, en todo el mundo,  sin contar con centenares de miles más que trabajan para su proveedores.

7) Telefónica, empresa española,  es la octava compañía más grande del mundo en el sector de las telecomunicaciones.   Me pregunto como se las ingenian  esta panda de catetos y chonis para proporcionar servicios tecnológicos  a 325 millones de personas en el mundo.

8)  En el periodo comprendido entre 1996 y 2015,  España ha publicado más de 1 millón de artículos científicos. Somos la décima potencia mundial en esta variable,  en un ámbito, el de  la  ciencia,  en el que vengo denunciando que hay mucho que mejorar.

9)  España es el segundo país del mundo con más kilómetros de líneas de alta velocidad en explotación, únicamente superado por China.  Se podrá cuestionar  por qué tenemos más km de AVE que países con más extensión, más población, y más renta per-capita, pero no se puede negar que, para ser un país de chonis y catetos, es realmente notable que hayamos desplegado esta tecnología puntera con tanta profusión.

10)  Termino la lista  con una noticia aparecida hoy:  15 facultades españolas, como Física de la Universidad Autónoma de Madrid,   se meten entre las 50 primeras del mundo, en diversos rankings de QS. Este es un ámbito en el que vengo denunciando que nos desempeñamos bastante mal,  y con todo,  tenemos a 15 facultades,  dando la batalla dignamente.

Hay mucho más, claro,  si miramos en otros ámbitos como el arte, el deporte, la gastronomía, la arquitectura etc,  en los que ser un cateto o una choni no me parece que sea una ventaja competitiva.   Queda mucho por hacer.  Tengo para mi que tenemos un potencial enorme por explotar, que tenemos el país patas arriba, pero   estamos muy por encima de la imagen que tienen  algunos catetos y chonis  sobre el país de Cervantes, Goya,  Velazquez,   Ramón y Cajal,  García Lorca, Dalí y Paco de Lucía.

Sin palabras (en nuestro idioma)

Retomo el blog, tras dos meses con demasiado trabajo, y lo que me queda.    Imaginad que visitáis una tribu remota en la selva amazónica y les enseñáis un puntero laser, un iphone o una paella.  La reacción de los indígenas sería de admiración o quizá de rechazo y  ciertamente de sorpresa. En cualquier caso, los indígenas no tendrían palabras, literalmente, para referirse a estos objetos desconocidos para ellos.    Pues bien,  lo mismo nos pasa en el mundo académico español con palabras bien conocidas en el mundo académico anglosajón, como  tenure track position, endowment, start-up  budget, overheads o spin-off.  En esta entrada  empezaré a a explicar brévemente  el significado de algunas de estas  palabras.

 El "Tenure track position" es un puesto de profesor de Universidad, de duración limitada,  habitualmente 5 años,  al final del cuál está garantizado el derecho de la persona que lo ocupa a ser considerado para un puesto permanente.  Este tipo de puesto provisional es la vía por la que prácticamente todos los profesores de Universidad del mundo anglosajón han de transitar.   La competición para acceder a estos puestos es tremanda,  a menudo con más de 100 candidatos por puesto.    El procedimiento de evaluación por el cuál la persona recibe, o no, el puesto permanente, tenured position en inglés, está lejos de ser un trámite automático, y en las universidades más prestigiosas menos de la mitad de los candidatos lo logra. En algunos departamentos específicos, como el de Matemáticas de Harvard,  han estado décadas enteras sin que nadie logre un puesto permanente, o como diríamos en España "estable".

El "Tenure track position" lleva aparejado un "start-up budget", dinero   que la Universidad le da a la persona, al comienzo de su contrato temporal,  para que cree su propio grupo de investigación y ponga en marcha su laboratorio.  Lógicamente, el Departamento contratante  le proporciona espacio para un laboratorio y  despachos.   En mi ámbito (Física de la Materia Condensada), este  presupuesto de arranque puede alcanzar hasta un millón de dólares, que es algo así como 20 veces el presupuesto para gasto corriente, salarios excluidos,  de un departamento de Universidad en España.    Por tanto, cuando un departamento anglosajón pone en marcha una "tenure track position", está realizando una inversión millonaria, literalmente, de ahí que la decisión sea tomada con mucho cuidado, y haya un fuerte incentivo para contratar a la persona adecuada.   El presupuesto futuro del Departamento, del cuál salen los aumentos de sueldo ligados a producción, y la reputación, que sirve para atraer a estudiantes, postdocs y financiación de proyectos, están en juego.

Comparemos  todo esto con la situación en España: el concepto de "tenure track position" no está institucionalizado.  Tenemos dos variantes que se podrían asemejar. Por un lado, está el programa Ramón y Cajal, y sus variantes regionales,  por el cuál el  Estado subvenciona a las Universidades y centros de investigación  públicos puestos de profesor o investigador,  de 5 años de duración,  con la promesa de que se  creará una plaza de caracter permanente, al acabar el contrato.  En la actualidad el programa  Ramón y Cajal proporciona un presupuesto de arranque de unos 40 mil euros (hace años eran 6 mil).  Es muy infrecuente que el centro contratante le proporcione un laboratorio y la oportunidad de crear un grupo a los contratados en este programa.  El número de contratos Ramón y Cajal es, para todo España, en todas las áreas de conocimiento, del orden de 200.  En el área de Física , por ejemplo,  se dan unos 17 puestos para todo  el país.  Como referencia, el departamento de Física de MIT puede sacar hasta 6 tenure track positions en un año.   El proceso de selección para estos puestos del programa Ramón y Cajal es muy competitivo,  con aproximadamente 10 candidatos por contrato.

La segunda variedad de tenure track a la española está instaurada en algunas universidades españolas y es más cutre todavía:  los puestos de profesor Ayudante,  con una retribución de aproximadamente un 30% menos,  un proceso de selección cocinado de forma casi clandestina, ya que estos puestos rara vez reciben publicidad. El start-up es cero, y lo que se espera del candidato es que imparta muchas clases. Acabados los 4 años de contrato,  el puesto (normalmente con el candidato dentro) es convertido en una categoría superior (profesor Contratado Doctor), de caracter permanente.  Esta promoción está garantizada por acuerdos firmados previamente entre la Universidad y los sindicatos.

Con estas mimbres,  que nadie se extrañe si nuestros científicos más capaces se marchan a trabajar al extranjero, para no volver,   si logran ganar uno de esas tenure track positions,   que permiten trabajar en un sitio rodeado de colegas igualmente competentes, en una sociedad que valora el trabajo del mundo académico, probablemente porque éste ha sabido ganarse y merecerse esa apreciación.  

El I+D de 2016, en 10 noticias.

Es hora de ajustar cuentas con 2016.

1. Pasará a la historia: el descubrimiento de las ondas gravitacionales en uno de los experimentos más espectaculares de la historia de la ciencia.    Cosas así  me reconcilian con el género humano.
2. Premio Nobel para las fases topológicas. Esta ha sido otra de las alegrías del año, por varios motivos.   El premio Nobel había sido anticipado, en parte, por este blog, hace 2 años.  Más importante:  este premio  reivindica una forma de mirar al universo que nos es muy querida a los físicos de la Materia Condensada.
3. Los españoles no somos más tontos.    Uno de los hitos de 2016 ha sido el descubrimiento de un planeta potencialmente habitable en  Proxima Centauri, el sistema solar más cercano al nuestro.  El descubrimiento ha sido realizado por un equipo internacional liderado por los astrofísicos españoles    Guillem Anglada-Escudé (Londres)  Pedro J. Amado (Granada), entre otros.   Ciertamente,  esto de descubrir otros mundos es parte de nuestra tradición cultural.
4. Los españoles no somos más tontos (2). Otro de los hitos de este año ha sido el logro del equipo del español Juan Carlos Ispizua (Instituto Salk,  Long Island, NY),  mostrando la posibilidad de revertir el envejecimiento en ratones.   Las posibles aplicaciones en humanos,  y lo que esto supondría,  se comentan por si solas.
5. Las universidades españolas siguen siendo muy malas. Un año más, la publicación de varios rankings   no sitúa a ninguna de nuestras universidades en la lista de las 150 primeras.  Sin embargo, en algunas disciplinas específicas,  algunas universidades  españolas  dan la talla, como le gusta apostillar a mi colega de la U. Alicante,  Juan Carlos Sancho.   Así, la Autónoma de Madrid sale la 50 en Física,  por delante de Leiden, Bruselas  y  UC San Diego.    Por tanto,  si se puede hacer bien, y  no es que falten mimbres, el problema es de gobernanza.
6.  Rector español acusado de plagio.   Los problemas de gobernanza de las universidades españolas  han quedado en evidencia, más si cabe, con el escándalo que rodea al rector de la Universidad Rey Juan Carlos,  que ha sido acusado de varios casos de plagio que afectan a su tesis doctoral y a más de una decena de publicaciones.  Aunque el caso está todavía lejos de llegar a una sentencia judicial, los indicios en contra del Rector son abrumadores. Anoto como prueba documental  de los males que aquejan a la universidad española la frase que ha dejado el rector   en su nota de prensa: "El rector solo se debe a su comunidad universitaria".   Ilustrísimo Rector:  el 85% del presupuesto  de su universidad lo ponen los contribuyentes, también nos debemos a ellos ¿no?.  
7. Informe Pisa:  los estudiantes españoles de 15 años por detrás de Portugal, en habilidad lectora,  y matemáticas.    Desgraciadamente nos hemos acostumbrado a  estar  por detrás de Singapore, Corea del Sur, Japón y China,   como si lo que ocurre allí no fuera con nosotros.  También nos hemos acostumbrado a estar por detrás de Alemania, Francia,  y el recurrido ejemplo de Finlandia.  A ver si perder también con nuestro  entrañable vecino Portugués, al que ocasionalmente hacemos de menos y casi siempre ignoramos,    remueve algo en el orgullo patrio e intentamos remediar los  graves problemas del sistema educativo, el más importante de todos que a la mayoría de la gente le importa un carajo la educación: viva el vino.
8.  La parálisis política también afectó al I+D.   Está claro que un gobierno en funciones tiene aún menos margen para gestionar el I+D, y así hemos estado en 2016.   Me llamó particularmente la atención que durante 2016 también se paralizó el sistema de acreditación de profesores de Universidad, que gestiona la ANECA.  No me queda claro si se trata de una coincidencia, pero lo cierto es que durante 2016 el procedimiento para acreditar la validez de los profesores para poder acceder a puestos de profesor titular y de catedrático no ha funcionado. 
9. Europa intenta liderar la segunda revolución cuántica.  2016 ha sido el año del Manifiesto Cuántico, el  documento elaborado por científicos europeos para animar a la Unión Europea a iniciar un ambicioso programa de inversiones en "nuevas tecnologías cuánticas",   el llamado "programa buque insignia en tecnologías cuánticas",  o "flagship on Quantum Technologies".  Este es un campo  que podría permitir el desarrollo de varias tecnologías disruptivas, como los ordenadores cuánticos y telecomunicaciones ultraseguras.   Es por esto que grandes empresas norteamericanas como Google, Microsoft, Intel e IBM  están haciendo grandes inversiones.  El gobierno español parece haber  tomado nota, en parte, de la importancia del flagship,  y ha promovido tres Foros de discusión sobre el tema.  Así, en Mayo de 2016,   tuvo lugar una reunión  en el Ministerio de Economía.    Me debo estar haciendo muy mayor,   y estamos viviendo en el futuro, con la física cuántica abriéndose camino por los pasillos del Ministerio de Economía.
10.  El INL y la Universidade do Minho ponen en marcha el QuantaLab.  Fue en este contexto en el que mi centro de investigación, el INL, y su vecino de la acera de enfrente,  la Universidade do Minho, han puesto en marcha un centro mixto de investigación en Tecnologías Cuánticas y Materiales cuánticos, el QuantaLab.  Este proyecto es uno de los hijos de 2016, y espero que nos de mucho que hablar en los próximos años. 

2017,  allá vamos.  

Escraches en la universidad

Por los mismos pasillos de la Facultad de Derecho de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM)  en  los que esta semana decenas de jóvenes,  ocultando su rostro,  gritaban insultos y consignas  contra González y Cebrián,   tuvo necesariamente que caminar  hace ya 20 años un tipo con una pistola, subir  hasta el despacho de Francisco Tomás y Valiente,  que desarmado e indefenso estaba hablando por teléfono con un colega.   El asesino le descerrajó dos tiros por la espalda, a sangre fría, acabando así con la vida del catedrático en la misma Facultad  en la que algunos de los participantes del escrache  portaban  pancartas a favor de los terroristas de ETA y  llamaban asesinos a González y Cebrián.  La sala en la que iban a dar su conferencia  lleva el nombre de  Francisco Tomás y Valiente.  A no ser que estén enfermos de una maldad que me cuesta concebir,  quiero pensar que la inmensa mayoría de  los manifestantes  no tienen ni puñetera idea de quien era Tomás y Valiente, y de qué  ocurrió en esos mismos pasillos el 14 de Febrero de 1996.     

Desgraciadamente, estos  incidentes no son  algo nuevo.  Hace   22 o 23 años, un par de años antes de que asesinaran a Tomás y Valiente,   asociaciones de estudiantes "progresistas" organizaron un acto invitando a participar a Herri Batasuna en la UAM.  Fue en esa época cuando estudiantes "de derechas" le montaron una sonora pitada a Felipe González en un acto, también en la UAM.   Pero la UAM no tiene el patrimonio de los escraches ni los jaleos.    En 2010,  fue en  la Universidad Complutense de Madrid donde le intentaron reventar un acto a Rosa Diez,  y en primera fila,  con una mirada y una actitud que los lectores de este blog sabrán juzgar,  se encontraba el que ahora es un conocidísimo líder político.   A la misma Rosa Díez también le dijeron de todo, y lanzaron hasta piedras en la Universidad Autónoma de Barcelona.  Las mismas caretas que portaban los acosadores de esta semana en la Autónoma las vi  yo mismo,  hace 10 años, en  un acto de protesta de unos 20 encapuchados contra la visita del presidente de la comunidad autónoma vasca, Ibarreche,  hace 10 años, en la Universidad del Pais Vasco.   Y en Febrero de 2015  tuvimos que saltar una valla,  mi visitante de un Max Planck Institute y yo, para poder entrar   a la Universidad de Alicante,   bloqueada  un día entero, impidiendo el acceso  a sus tres mil trabajadores y 25 mil estudiantes,  por    un grupo de menos de 100 estudiantes,   en un día de  huelga.

Estos eventos son las erupciones puntuales de un volcán cuyo magma es, casi siempre,  una amalgama ideológica que  combina el anti-capitalismo, la anti-globalización, la simpatía por el régimen cubano, por el Che, por el pueblo palestino, y por otras causas siempre lejanas  y un temor absolutamente infundado contra la privatización de la Universidad y la "defensa de la Universidad pública" que casi nunca incluye el elogio del estudio, el esfuerzo y la meritocracia.     Tiene ironía y cierta gracia que lo de  antiglobalización te lo espeten desde un móvil coreano  con chips fabricados en Taiwan, en una red social programada en California, sentados en un restaurante chino, vistiendo ropa hecha en Bangladesh, con unas gafas diseñadas en Italia,  mientras intercambian mensajes con software ruso sobre el último comic japonés, escuchando música inglesa.  Lo que también es irónico, pero nada gracioso, es que siguiendo el manual del perfecto fascista,  insulten en grupo con esa palabra, fascista,  a González y Cebrián, que por muy lobbystas enriquecidos que puedan ser,  han escrito la brillante historia de éxito que convierte la triste  España de 1975 en un  país democrático, moderno, plural, e integrado en Europa, un par de décadas más tarde.    

Por supuesto,  la pasividad, tornada a veces en complicidad,  de las autoridades académicas ante la presencia notoria de estos grupos y su discurso radical  en la Universidad, tiene mucho que ver con todos estos incidentes.    Las Universidades en España  han demostrado su eficacia a la hora de producir tipos desaliñados hablando contra el capital y montando escraches,  pero desgraciadamente,  no producimos Premios Nobel,  Zuckelbergs,  Googles.   No estaría mal que produjésemos más scratch, la aplicación de MIT para que los niños programen ordenadores,  y menos escraches.  

3 cifras para ponernos en situación.

Primera cifra: 360 mil euros.    Es doce de Octubre.  A pesar de que vivo a unos 4 kilómetros, me llega clarísimo  el estruendo de explosiones a las 8 de la mañana. Son las fiestas de  El Campello, moros y cristianos.    El Campello se funde unos 360k€  en fiestas, según su presupuesto de 2014, disponible en la web del ayuntamiento   ( partidas 33401, 33402,  33801 página 5).    Me llama la atención de la partida de pirotecnia, 67k€.

Segunda cifra:   1200 millones de euros.   El 13 y 14O visito   la Universidad de Manchester,  llena de obras y renovación por todos los lados.  La foto habla por si sola:

 Fijaos en el cartel: Un "1 billion pounds campus master plan".  1000 millones de libras esterlinas, o sea, al cambio post-brexit,  1200  millones de euros. El presupuesto íntegro de la universidad de Alicante de 7 años, para renovar el campus de una única universidad, que tiene apenas un 20% más de estudiantes.   Hace unos meses han estrenado  el flamante edificio del National Graphene Institute,  los réditos del descubrimiento del grafeno (hecho, por cierto, por Novoselov y Geim,  inmigrantes rusos en Manchester, otra ventaja de recibir inmigrantes).  Me encuentro, entre otros, con algunos científicos españoles trabajando allí.

National Graphene Institute,  Universidad de Manchester. 

Tercera cifra:  17 mil euros.   De vuelta a España,   me ponen al día de la reunión de la Junta de Gobierno de la Real Sociedad Española de Física. Entre otros muchos temas,  mis colegas han discutido sobre el problema del pago de la cuota del estado español a la IUPAP, la "International Union of Pure and Applied Physics".  Se trata de 17k€, que el estado  español, 44 millones de habitantes,  dejó de pagar en 2013 y 2014.  El mismo año que El Campello,  municipio alicantino con 27 mil habitantes,   se gastó 360k€ en fiestas.

Si,  supongo que son muchos números, y da pereza pensar, y mola más irse a tomar cervezas,  y disfrazarse de sarraceno.   Y así nos va.   Pero lo cierto es que mientras los ayuntamientos queman el dinero en fiestas, el gobierno se lo regatea a la ciencia y a la Universidad, mientras que nuestros competidores hacen fuertes inversiones que les harán más productivos.  Este es el futuro que estamos sembrando.

Premio Nobel de Física 2016: el universo no es como el Lego.

Esta entrada está dedicada al premio Nobel de Física de 2016,  concedido a Michael Kosterlitz,  David Thouless y Duncan Haldane por  sus  "descubrimientos teóricos sobre las transiciones de fase topológicas y las fases topológicas de la materia" (theoretical discoveries of topological phase transitions and topological phases of matter).    La prensa se ha hecho eco del premio usando  la  expresión  de la nota de prensa emitida por la Real Academia Sueca de las Ciencias:  los galardonados " revealed the secrets of exotic matter".  Las palabras "Materia exótica" y "topología"   dejarán a la mayoría con la misma cara que una vaca delante de un cohete,  cosas raras de gente muy lista que difícilmente pueden importar.   Sin embargo, el Nobel de este año premia un conjunto de ideas  excepcionalmente importantes ya  que  suponen un desafío a la visión "reduccionista" del universo.

En la imagen reduccionista,   el universo es como una caja de Lego muy grande. El número total de piezas es gigantesco, pero con muy poca variedad. Un número pequeño  de  tipos de piezas,  los electrones, quarks, fotones y neutrinos, se  repite casi hasta el infinito.   Igual que ocurre en el Lego, diferentes combinaciones de las mismas piezas dan lugar a diferentes juguetes.  En esta imagen, el estudio de las piezas individuales  es una rama más profunda o fundamental de la física, mientras que el estudio de los "juguetes"  aborda aspectos menos esenciales, alejados de las verdades inmutables y últimas.

El  descubrimiento del efecto Hall cuántico, en 1980,   es uno de los ejemplos de por qué la visión  reduccionista del universo  es esencialmente incompleta, y el trabajo de Thouless en 1982  ayudó a entender por qué.  El efecto Hall cuántico ocurre cuando una capa delgada de material semiconductor es enfriada a 270 grados bajo cero y sometida a un campo magnético miles de veces mayor que el de la tierra, de forma que   conduce electricidad de forma "cuantizada": la  conductancia  (inverso de la resistencia eléctrica) de ese sistema, constituido   por  trillones de trillones  de átomos,  únicamente puede tomar valores múltiplos del llamado "cuanto de conductancia".  Esta cantidad es el resultado de dividir el cuadrado de la carga del electrón por la constante de Planck,  que  a su vez  es el cociente entre energía y la frecuencia de los fotones.   ¿Cómo puede ser que la resistencia eléctrica del material no dependa de su longitud, de su sección, o de su composición química, tal y como le enseñamos a los estudiantes en la carrera?.  ¿ Y cómo puede  ser  que  la conductancia de un objeto macroscópico esté cuantizada, cuando este tipo de fenómeno se suele atribuir de forma exclusiva a propiedades de sistemas  de tamaño atómico?  Y más aun: ¿cómo puede ser que la precisión con la que ocurre este fenómeno sea tal que este experimento, y no uno hecho con fotones y electrones,   nos proporciona la definición del "cuanto de conductancia"?.  O sea, ¿cómo puede ser que si repetimos el experimento del efecto Hall cuántico  con dos circuitos diferentes,   ambos conduzcan electricidad de forma idéntica?.

El trabajo Thouless en 1982, junto con  tres colaboradores (M. Kohmoto, M. P. Nightingale, and M. den Nijs) ayudó a entender todo esto de forma particularmente elegante, al relacionar la conductancia (Hall) del sistema con el producto del "cuanto de conductancia"  y un "invariante topológico".   La topología es la rama de las matemáticas que describe las propiedades de un objeto que permanence inalteradas cuando el objeto se deforma, se retuerce o se dilata, sin romperse.  Repitiendo el ejemplo casi inevitable, el número de agujeros de un objeto es un "invariante" topológico:  una manzana tiene 0 agujeros, un donut 1 agujero y unas gafas 2 agujeros.     Esto ayuda a entender  por qué, en el régimen del  efecto Hall cuántico ,  la conductancia  permanece inalterada cuando se cambia el tamaño del circuito o su composición química.  Así,  objetos complejos pueden tener propiedades intrínsecas perfectamente definidas,   igual que las partículas elementales.

El uso de conceptos topológicos en 1982 no fue ni el primero ni el último. El mismo Thouless,  en colaboración con  Kosterlitz,   había propuesto   10 años antes el concepto de transición de fase topológica  en un modelo matemático que se usa para describir materiales superconductores en dos dimensiones. Ahora que el grafeno sale en el telediario, esto nos parece normal, pero en aquel momento el modelo podía parecer un divertimento  matemático. El modelo describía un inmenso tablero de ajedrez en el que en cada casilla  colocamos una brújula  que  sentiría el campo magnético creado por las brújulas adyacentes.   El conocimiento establecido en aquel momento decía que, en dos dimensiones,  no puede haber transiciones de fase en sistemas con simetría continua, como ocurre con las brújulas, suponiendo que no hay un campo magnético externo.   Kosterlitz y Thouless  propusieron un nuevo tipo de transición de fase cuyos protagonistas no eran las brújulas,  sino unas super-estructuras que solo cobran sentido si miramos a decenas de brújulas, como se puede ver en la figura.   Los vórtices son remolinos que pueden girar "a izquierdas" o "a derechas". Al sentido de giro se le puede asignar el número +1 o -1, y resulta ser  un invariante topológico.  Al juntar dos remolinos, únicamente pueden aniquilarse, si tienen sentido de giro opuesto.   En la transición de fase topológica de Kosterlitz y Thouless, los vórtices están ligados en parejas en la fase fría, pero se "divorcian" en la fase caliente.    Un aspecto fascinante de este sistema es la emergencia de objetos con propiedades bien definidas  y robustas, los vórtices,  al considerar el comportamiento colectivo de piezas de construcción más pequeñas, en este caso las brújulas.

Figura de pares ligados de vortices (izquierda), y s en el modelo XY. Fuente:  resumen para no expertos de la academia. 

Ahora vayamos con el tercer premiado, Haldane.  El comité Nobel menciona dos contribuciones decisivas, aquí me concentraré en una de ellas. En 1988 Haldane  escribió un artículo en el que proponía un modelo matemático para otro material bidimensional,  muy parecido a lo que hoy llamamos grafeno, que tendría la propiedad de presentar efecto Hall cuántico sin necesidad de aplicar un campo magnético externo. En el modelo de Haldane,  los electrones están sujetos a un campo magnético peculiar que cambiaba de orientación en distintos puntos del sistema, de forma que el campo promedio moverse que se anulaba al ser  promediado sobre todo el sistema.  Lo cierto es que aquel trabajo apenas suscitó interés de la comunidad  hasta que en 2004 dos físicos norteamericanos, Charles Kane y Eugene Mele,  se dieron cuenta de que el modelo de Haldane servía para describir el efecto de la interacción spin órbita en grafeno, lo que les llevó a proponer un nuevo tipo de efecto Hall cuántico, el "Efecto Hall cuántico de spin".   Esta contribución fue decisiva para que otros grupos propusieran la realización de este tipo de fenómeno en otros materiales que ahora llamamos aislantes topológicos, lo que ha conducido  a su observación experimental en la última década, abriendo un nuevo capítulo en la historia del estudio de las propiedades electrónicas de los materiales.

Esta historia tiene varias moralejas. La más importante es la reivindicación  de las ideas de Phil Anderson sobre  el concepto de "emergencia":  el comportamiento de un sistema va mucho más allá de la suma de las partes.   Hacen falta muchas "brújulas" para formar un vórtice,  en la misma medida en la que hacen falta muchos átomos para hacer una brújula,  y muchos quarks para formar un átomo, y por el otro lado, muchos vórtices para dar lugar a una transición de fase topológica.   Entender como se comporta una brújula apenas ayuda a entender un vórtice, igual que entender la física atómica no permite desentrañar los misterios del ADN, y descodificar el genoma no permite averiguar como se pliegan las proteínas.

La moraleja específica del premio Nobel de 2016 es que las estructuras que emergen al combinar otras más pequeñas  pueden tener propiedades definidas de forma muy precisa gracias a la robustez que proporciona la topología.  Por ello, las propiedades de algunos de estos "objetos emergentes" están  definidas de forma tan reproducible como las propiedades de las partículas fundamentales. Todo esto  ilustra lo equivocado de atribuir un carácter más fundamental  al estudio de las partículas subatómicas que al de la  materia condensada. Por último,  a aquellos que únicamente esperan de la ciencia resultados prácticos  les tranquilizará saber que todo esto de la cuantización de la conductancia, además, resulta terriblemente práctico. El efecto Hall cuántico  nos proporciona el patrón de medida de conductancia eléctrica, una cantidad de indudable interés tecnológico en la civilización en el siglo XXI, que permite calibrar los miles de millones de componentes electrónicos que nos rodean.