En su infancia, el físico francés Serge Haroche (1944) contaba los azulejos de la pared del baño y los adoquines del patio del colegio. Medía la diagonal de un cuadrado o un rectángulo para compararla con sus lados. Sin saberlo, hacía ejercicios de trigonometría. Al pequeño Serge le fascinaba el mundo del cálculo y las mediciones, y ese asombro se extendió por la astronomía y otras ciencias.
En su libro La luz revelada: Del telescopio de Galileo a la extrañeza cuántica (Debate, 2022), Haroche cuenta desde una visión personal el papel que ha jugado la luz en la comprensión científica a lo largo del tiempo. En sus palabras, se trata del testimonio de “una vida científica consagrada a la luz”, que evita excederse en tecnicismos para dar cuenta de su pasión a estudiantes, científicos o lectores que nunca han oído hablar de aspectos fundamentales de la física cuántica.
Lo suyo es presentar de forma didáctica reflexiones y descubrimientos, como Galileo intentó hacerlo en su momento —aunque sin el riesgo de ser condenado por hereje—. ¿Qué es la luz? ¿Qué hace ese fenómeno electromagnético que ha permitido que nos comuniquemos a través de teléfonos celulares y exploremos el universo con mayor precisión? ¿Por qué su estudio ha marcado el nacimiento de la física moderna? En su libro aborda estas cuestiones estableciendo asociaciones con la óptica, la mecánica, la electricidad y el magnetismo. El físico francés entrelaza la historia de la luz con sus vivencias, y profundiza en investigaciones propias y descubrimientos de colegas a la par que construye un retrato de la luz desde el siglo XVII hasta el XX.
Haroche, ganador del Premio Nobel de Física 2012 junto con David Wineland por sus estudios en el campo de la óptica cuántica (concretamente, por sus experimentos con fotones individuales), es uno de los invitados al Hay Festival Medellín 2023, que presentará 9 eventos los días 24 y 25 de enero, todos en el Mamm. Allí, con la escritora y física Juliana Restrepo estará hablando de su obra, del significado de la luz, de teoría de la relatividad y física cuántica, y de los incontables inventos y descubrimientos derivados de estos conceptos.
“Presentar la ciencia a un público no especializado es un arte difícil. Resulta tentador utilizar imágenes y metáforas, pero hay que evitar que sean engañosas”, escribe Haroche, y es probable que desarrolle esa premisa en el escenario del Hay.
La participación del catedrático de la Escuela Normal Superior de París llega en tiempos de crisis para el mundo científico, con el auge del extremismo religioso en varios lugares del mundo y de movimientos como el creacionismo o el rechazo a las vacunas, tal como observa Haroche en el prólogo. Pero llega, además, a Colombia, un país donde el presupuesto para la ciencia es uno de los más reducidos de las carteras ministeriales.
Boris Rodríguez, profesor de física de la Universidad de Antioquia, dice que la sociedad colombiana es “profundamente acientífica”, incluso en comparación con otras naciones latinoamericanas. Esto sin olvidar que se trata principalmente de un problema de presupuesto, que contrasta con la “buena formación” de los científicos.
Según ha reflexionado Haroche en entrevistas, la ciencia en Latinoamérica vive una preocupante “fuga de cerebros”: “Muchos científicos brillantes se van al extranjero porque encuentran mejores condiciones para continuar con su investigación. Es una lástima para los países que necesitan científicos para afrontar los desafíos que tienen las sociedades hoy, y que solo la ciencia puede resolver”.
Pero Haroche está convencido de la capacidad de la ciencia para transformar el mundo. Insiste, en su libro, en que hablar de la luz es hablar “de todos los campos del conocimiento”. Después de todo, la luz —su estudio— ha hecho posible algo tan insignificante y grandioso como determinar el tamaño del planeta Tierra y explorarlo a profundidad.
¿Pero de qué habla Haroche cuando habla de la luz? Rodríguez, que tiene 25 años de experiencia docente y admira el auge actual de los textos de divulgación científica, hace un repaso por el concepto. Desde mediados del siglo XIX, la física, en cabeza de James Clerk Maxwell, logró una enorme “síntesis teórica”, consistente en comprender que la luz es un fenómeno del mismo orden que la electricidad y el magnetismo. Aunque ahora lo demos por sentado, antes de esa unificación hecha por Maxwell no era tan evidente. Pero siempre han estado unidos: electricidad, magnetismo y luz.
“La física la llama la teoría de la electricidad, el magnetismo y la electrodinámica de Maxwell. Se le conoce como la síntesis de la óptica, que era la ciencia que estudiaba la luz”, dice Rodríguez. No se trata de un descubrimiento menor. “Todas las tecnologías que hay actualmente en funcionamiento, se aprovechan de ese carácter de la luz”, explica el docente. Si diariamente usamos un celular es porque “comprendemos el funcionamiento de la luz como un campo electromagnético que interactúa con los electrones, a través de pequeños alambres que transportan corrientes y generan campos eléctricos y magnéticos para codificar, decodificar señales y procesar información”.
Un “segundo tiempo” en este trayecto llega cuando aparece la teoría cuántica. Aquí el panorama se torna más nebuloso —o más claro, según se mire—. “Los físicos empiezan a preguntarse cómo dar cuenta de la estructura de la materia, que está compuesta por sistemas que tienen cargas y generan campos electromagnéticos”, dice Rodríguez. De ese modo, “automáticamente, los aspectos cuánticos de la estructura de la materia quedan íntimamente relacionados con la luz”.
Eso que suena a carta amorosa requirió más o menos cien años para verlo así. Poco después de promediar el siglo XX “empezamos a entender que la luz tenía que estudiarse desde el punto de vista cuántico”.
“Hoy en día esas partículas de luz, los fotones o cuantos de luz, son el concepto fundamental para entenderla como sistema cuántico”, agrega Rodríguez. Fotón viene de la palabra griega “öῶò”, que se transcribe como “phôs” y quiere decir “luz”.
De este sistema surge la posibilidad de tecnologías nuevas, que por el momento son solo una “promesa” porque carecen de un desarrollo industrial y comercial en el mundo. Hay, sin embargo, prototipos en laboratorios de investigación científica que están operando. El esfuerzo en tal sentido no es solo por comprender, sino por “manipular”, “controlar” y hacer experimentos y dispositivos novedosos: “Tecnologías cuánticas en las que la luz también es un sistema y un objeto cuántico. Los participantes relevantes de esa revolución tecnológica son los cuantos de luz”.
Un ejemplo de esto son los ordenadores cuánticos ultrarrápidos. Rodríguez explica que hay en ellos un componente de “fetiche”. “Se han constituido en el objeto más importante en esta carrera tecnológica, como algo muy grande y rimbombante, pero no todos los físicos y científicos están convencidos de que alcanzaremos a hacer un computador cuántico operativo para el uso masivo de la sociedad. Todavía no se sabe”.
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Estos aparatos tendrían la función de almacenar, computar, procesar y transmitir información. Algunos de ellos son el computador cuántico de IBM o el Borealis de Xanadu. En el primero, la luz tiene un papel menor y se utilizan los estados cuánticos para trabajar. El segundo se trata de un ordenador cuántico de luz y es uno de los primeros en su tipo.
Los cambios que inventos como estos puedan introducir en la sociedad están todavía por verse. Hay preguntas y dudas y temores sobre el alcance, el desarrollo y el funcionamiento que tengan. Sobre la comprensión que permitan y la intensidad de un conocimiento que puede, como la luz, enceguecernos. Y de eso también se trata, como lo dice Haroche en su libro: hablar “de aquello que aún ignoramos y que las generaciones futuras tendrán que investigar”.
