El Péndulo

Independientemente de la vocación de cada uno, hay que buscar que la gente busque ese interés, no por el hecho de crear futuros científicos, sino por el conocimiento en sí mismo.

Péndulo: Estamos aquí con Francisco R. Villatoro Machuca, Licenciado en Informática, en Ciencias Físicas y Doctor en Matemáticas; investiga en Ciencias Computacionales y ha publicado más de 50 artículos en revistas científicas, además de divulgar ciencia en su blog La Ciencia de la Mula Francis. Buenas tardes y muchas gracias por estar aquí. Cuéntanos un poco como fueron tus primeros años como estudiante.

Francisco: Buenas, pues empecemos al lío. Una vez hecho el bachillerato, inicié la licenciatura de informática en la Universidad de Málaga, finalmente acabando con dos de las tres especialidades que se ofertaban, aunque cursé todas las asignaturas disponibles. Mientras sacaba los últimos años me matriculé en paralelo por la UNED en Físicas, haciendo el proyecto de fin de carrera centrado en el Mathematica, un software de matemática simbólica útil para resolver cuestiones diferenciales. Me surgió entonces una beca FPPI, de formación de profesorado y personal investigador, antes de que las separaran en dos categorías. Una vez sacado el título de físico, ya llevaba un año de becario y para entonces ya tenía cuatro artículos publicados; es decir, tenía una tesis empezada. Durante un tiempo estuve como profesor, y hasta que no conseguí estabilizarme y tener la plaza de funcionario no decidí recuperar la tesis, pero para entonces preferí desvincularme de los papers que había escrito y cambiar de tema.

P: Se ha transformado un poco el panorama; ya no es tán rápido conseguir plaza de becario.

F: Cuando acabé informática al año siguiente ya estaba de becario, de hecho. Era una época diferente, en la que las becas salían y se resolvían en el momento; algo que ha cambiado una barbaridad y se ha complicado innecesariamente por meter más burocracia a partir de 2004, para vuestro pesar. De hecho os sorprenderá, pero entonces también te pagaban como becario desde el principio, no como ahora que es a los cuatro meses de empezar [risas].

P: Bueno y mientras tanto empezaste a publicar tus primeros artículos para tu futura tesis doctoral.

F: Sí, al principio la tesis que saqué partía de una idea muy bonita pero con un resultado final aburrido. La idea general era entender cómo afecta un ordenador que simula un sistema físico a la Física. Mira, cuando tu discretizas el espacio y el tiempo, es como si estuvieras modificando las leyes físicas y estuvieras corrigiéndolas, añadiendo unos términos que son los efectos del ordenador, que siempre se buscan que sean los más pequeños posibles.

Pero a mí me interesaba saber qué ocurría cuando son grandes o cuando tienes un ordenador muy torpe y no te queda más remedio que tener parámetros de ese tamaño. Lo que yo iba haciendo era modificar las ecuaciones. Era una técnica que se puso de moda a finales de los 60, cuando los ordenadores tenían poca memoria; la técnica de ecuaciones modificada. En su momento era una rama con no mucho éxito, así que fueron fáciles de publicar; en mi caso todos los artículos que saqué hasta el 98 habían pasado por revisión por pares sin ninguna traba. En ese aspecto, yo vivía en un mundo de Jaujas, la verdad [risas].

P: Has comentado antes que a principios de siglo cambió la burocracia alrededor del panorama investigador...

F: Sí, sí. A partir de los años 2000 el panorama científico cambió radicalmente, ya que comenzó a entrar mucho dinero en el sistema, pero fundamentalmente a grupos grandes. Lo que empezó a suceder es que la gente se unía en colaboraciones interuniversitarias con mucho relleno de personal para recibir financiación.

P: Te encontrabas en una situación incómoda, teniendo en cuenta que trabajabas en la tesis con un grupo reducido.

F: Exacto, a sabiendas de esto y ya cuando pensaba en separarme del grupo de tesis, traté de acercarme a Latinoamérica para dirigir doctorandos y montar un grupo de investigación por mi cuenta, en Argentina, Paraguay, Brasil y Cuba. Fueron años complicados hasta que a través de la Agencia Española de Cooperación Internacional y conocidos de estos viajes empezamos a colaborar desde España. Viendo que a largo plazo no funcionaban ninguno de estos proyectos, ya sobre el 2012 resetee de nuevo. Mi objetivo pasó a ser el dirigir a compañeros de más edad, deseosos de conseguir una tesis doctoral y conseguimos entonces montar un grupo de gente algo más adulta. Y bueno, seguimos haciendo cosas en la línea de investigación que no está directamente relacionada con mi tesis doctoral ni con los proyectos que hice entre el 2000 y 2010.

P: Cuéntanos un poco más sobre tus investigaciones.

F: Estoy trabajando con ondas sobre medios no lineales que tienen algún tipo de estructura, por ejemplo superredes. Estas son formadas por capas alternas de grosor micro o nanométrico de dos materiales superconductores, que se parecen a un método numérico porque es un sistema discreto que se va alternando. Hoy en día se usan muchos nombres para definirlos, como metamateriales. Lo curioso es que tienen propiedades que cambian más rápidamente que la señal (eléctrica, óptica) que tú propagas por el material. Yo estudio en esos materiales la propagación de las ondas en el infrarrojo, normalmente introducimos también láminas de grafeno.

Sabéis que en el infrarrojo las ondas son del orden de un micrómetro, son grandes. Es decir, las ondas no llegan a ver las estructuras a escala nano. Así que decidimos trabajar con superredes, en las que la distancia entre las capas son del orden de 20 nanómetros. Acoplo entonces señales eléctricas y ópticas en el materal y obtenemos señales optoelectrónicas, que son algo parecido a plasmones.

De todas formas, para mí todo eso no son más que ecuaciones. Yo aplico métodos numéricos a estas ecuaciones y estudio cómo interaccionan las ondas en esas estructuras.

P: Tienes también otra línea de investigación más ligada a los compactones...

F: Exacto, es el estudio de un tipo de onda concreto que se propaga en determinados medios. Pero son ondas que no les gusta mucho ni a físicos ni a matemáticos; los compactones, solitones en soporte compacto. Un solitón es una onda solitaria que se propaga sin cambiar forma ni velocidad en un medio no lineal.

Otra peculiaridad que caracteriza a los solitones es que cuando dos interaccionan, mientras que chocan elásticamente cambian su movimientos pero después vuelven a recuperar perfectamente la forma que tenían. Esto no ocurre con las ondas solitarias normales, las cuales sí que cambian sus propiedades tras el choque. Se considera entonces que los solitones son ecuaciones que se les llama integrables.

Además, los solitones en general son soluciones que tienen colas hasta el infinito. Es decir, su energía está localizada en cierta región (un máximo), pero después va decayendo de forma potencial o exponencialmente.

P: Cómo si se tratase de una ola...

F: Efectivamente. Uno de los problemas que se han intentado resolver con este modelo fue el intentar comprender el goteo, es decir la formación de gotas. Tienes un chorro de agua, como una solución constante que decae, y ves que cuando evoluciona tiende a descomponerse en una serie de solitones. El problema que se encontró es que los solitones tienen colas infinitas, como ya he dicho, así que no simulan bien las gotas porque no están bien separadas unas de otras. En la realidad, el goteo depende de las propiedades viscosas del fluido. Para que se forme la gota lo que ocurre es que se forma un hilo muy pequeño que se acaba pinzando y rompiéndose, para ir formando las gotas poco a poco. Por ejemplo en el experimento de la gota de alquitrán se ve perfectamente la formación de las gotas. Aunque estas son de tipo lágrima, como nosotros solemos imaginar las gotas.

Esta no es la geometría que estamos buscando. Nosotros queremos que tengan una geometría esférica.

A un señor israelí se le ocurrió para conseguir gotas esféricas, que la ecuación no fuera completamente lineal. Los efectos lineales son los efectos en los que cuando interaccionan dos señales, la solución es la suma de ambas. Así que este señor decidió eliminar todos los efectos lineales. De esta formá descubrió que una onda solitaria con esas características al aplicarle las ecuaciones forma solitones con anchura fija, de soporte compacto. Se consigue entonces las gotas esféricas.

Y eso es en lo que trabajo ahora, con compactones.

Has dicho antes que estas señales no gustan ni a matemáticos ni a físicos...

F: A los físicos no les gusta porque en la naturaleza no existe ningún sistema no lineal clásico que carezca de términos lineales. Todo sistema tiene términos lineales, y en el momento en el que, en lo que he explicado antes, aparezca un término lineal, ya automáticamente aparecen las colas infinitas. Se pierde entonces el goteo perfecto con anchura definida. O sea, lo bonito lo pierdes.

A los matemáticos tampoco porque con este tipo de ecuaciones, de soporte compacto, consigues dos soluciones. Como no tienen unicidad de soluciones, a los matemáticos les revienta, ya que generan muchos problemas. Técnicamente es muy difícil lidiar con este tipo de ecuaciones. Les faltan algunas propiedades, como un lagrangiano, para que se pueda decir que la ecuación esté bien puesta. Los matemáticos creen, hay varios artículos al respecto, que estas ecuaciones de soporte compacto no están bien puestas.

P: ¿Significa entonces que no son válidas?

F: No, no. Qué esté mal puesto no significa que haya que despreciarlas. Con una radiografía pasa lo mismo. Hay infinitos interiores del cuerpo posibles, que no se pueden definir con una radiografía concreta y, sin embargo, se hace. Ese es un problema que está mal puesto. Pero bueno, como tiene tal relevancia biomédica y se sabe que interiormente somos todos muy parecidos, pues lo colocas y listo. Pero cuando tratas con ecuaciones diferenciales molesta mucho.

Desde el punto de vista numérico, desde la física computacional, el problema es súper interesante porque no está desarrollado. Cuando yo empecé en esto, había muy pocos análisis desde esa problemática. Yo publico en esa frontera, en la que me dedico a estudiar unos problemas que a los que trabajan con compactones no les gusta.

Trabajo alrededor de la física computacional de ondas no lineales en medios microstructurados y compactones.

P: Tienes una gran cantidad de artículos que refuerzan tu línea investigadora, y sin embargo también se puede alabar tu capacidad de divulgación.

F: Bueno, yo había hecho cositas de divulgación ya en los 90, cuando estaba adscrito a una escuela de Ingeniería Industrial, y creamos un seminario de relatividad y mecánica cuántica con la excusa de que Rafael Miranda, un compañero jubilado, viniera a la Universidad. En esa época hubo muchos descubrimientos que nosotros transmitíamos, como la masa de los neutrinos, el quark top... Nuestra idea era hacerlo divulgativo pero no digerido: usábamos matemática y física pero en un ambiente más técnico. De hecho también editamos una revista como vosotros, dos números, que autofinanciábamos pero no salió adelante.

P: Aunque tuviste un par de años más dedicados a charlas y conferencias no dejaste de escribir; da fe de ello tu blog La Ciencia de la Mula Francis.

F: Bueno, durante esos 20 años tuve un periodo de divulgación más o menos continuo dando charlas, pero no fue hasta que un compañero de departamento, Carlos Cotta, me comentó la idea que no empecé a darle vueltas a sacar un blog. Él ya contaba con una, la Singularidad desnuda, y tenía cierto éxito, así que en enero del 2008 me lancé a sacar un blog también.

Estuve probando algunos formatos, al principio alternando entre piezas en español y en inglés, para después abrir otro exclusivamente en español. El blog fue funcionando relativamente bien al principio y para mí, con que me lo leyera Carlos y cuatro amiguetes, era suficiente. Y así nació La Ciencia de la Mula Francis.

P: Os juntábais unos cuantos en el panorama español para divulgar a través de blogs como Astroseti...

F: Bueno pero en aquella época el que se llevaba la pana era Kanijo (Manuel Hernán), con su blog Ciencia Kanija. Mi blog también empezó a hacerse conocido hasta que, alrededor del 2010, surgió el proyecto Naukas, en la que cada colaborador se comprometía a escribir un artículo al mes, y fueron entrando Kanijo, César Tomé, etc. Ese blog empezó a ganar premios y a atraer a mucha gente y hubo eventos y charlas.

P: Después del boom de los blogs, ¿sigues metido en el mundo de la divulgación?

F: Yo todavía intento contar lo que hago en otros medios, como la cadena SER de Málaga, Onda Cero, Mundo Digital y varios podcast, como la Fábrica de la Ciencia, Coffee Break..., pero es verdad que ya no soy tan riguroso como antes cuando escribo en el blog. En general siempre he tenido una divulgación más o menos activa, pero siempre como colaborador,nunca me ha gustado organizar. Ahora sin embargo es lo que se valora, la divulgación organizativa, el crear revistas, congresos y generar charlas. ¿Qué es lo que diferencia la Mula Francis con otros blogs de divulgación? Que yo fundamentalmente lo hago para mi; intento escribir algo que a mí me gustaría leer. O sea que por definición es un blog que no puede tener éxito. Quizás entre estudiantes de física o ingeniería, pero en general de los que me leen un 90% dicen que no lo entienden.

A mí no me importa promover la anti-divulgación, no intento competir con la gente que se especializa en esto. El objeto de mi blog no es contar un tema científico para el público general, es fomentar la lectura de artículos científicos.

P: Dices eso pero también divulgas para todo tipo de públicos.

F: Exacto, yo también he dado charlas más ligeras, he participado en la Noche de los Investigadores de Málaga, el Pint of Science, por ejemplo. Aunque siempre intento en mis charlas que sea como una cebolla, por capas, para que cada cual llegue a donde llegue. Yo creo que el conocimiento es un placer para todos, y todas las personas deben tener un poquito de interés en la ciencia, un espíritu crítico con cierto escepticismo, independientemente de que se dediquen a esto o no. Teniendo en cuenta la competencia que hay ahora por generar artículos, tampoco necesitamos que un gran porcentaje de la población se dedique a esto [risas]. Independientemente de la vocación de cada uno, hay que buscar que la gente busque ese interés, no por el hecho de crear futuros científicos, sino por el conocimiento en sí mismo.

Enlaces de interés

• Los solitones y las ondas gravitacionales
• Solitones, las ondas solitarias
• La onda solitaria
• Física computacional y el ubicuo solitón
• Solitones magnéticos