Juan Jesús Ruiz: “En Física Teórica tratamos de encontrar las leyes fundamentales de la naturaleza y escribirlas en forma matemática”

03/12/2019. La naturaleza es fuente de inspiración y de emociones en la literatura, la pintura, la música, la arquitectura. Y también en la Física, donde el lenguaje no es un poema, una pintura o una sinfonía, sino las matemáticas. Hace unos años Juan Jesús Ruiz Lorenzo explicaba al Servicio de Difusión de la Cultura Científica que “la Física Cuántica es una ley fundamental de la ciencia y que de ella emerge la Física Clásica”. Esta fascinación por formular las leyes fundamentales de la naturaleza ha llevado a este Profesor Titular de la UEx en Física Teórica a dedicar su carrera profesional a realizar cálculos que expliquen el modo en que actúa nuestro entorno. Los físicos teóricos son los deportistas de la mente. Resuelven problemas y sus herramienta de trabajo son la concentración y las matemáticas.

Muy ligado a la Universidad di Roma La Sapienza en Italia con el grupo del profesor Parisi, donde realizó su estancia postdoctoral y obtuvo además una beca Marie Curie, sus líneas de investigación principales son el estudio de sistemas magnéticos desordenados, superficies fluctuantes y crecimiento de frentes. Ruiz Lorenzo es partidario de que las tres facetas del científico, la investigación, la docencia y la divulgación estén interrelacionadas, porque son complementarias y se alimentan entre ellas.  Lamenta también la visión a “corto plazo” de la ciencia, y defiende que la ciencia es universal y objetiva; los investigadores aumentan el acervo cultural de la humanidad e impulsan el conocimiento.  Este año, la UEx le ha reconocido con el premio a la excelencia investigadora en la categoría Senior.

Tu trayectoria profesional es impresionante, y acabas de recibir el premio a la Excelencia Investigadora por la UEx, ¿cómo valoras este reconocimiento?

A nivel personal estoy muy agradecido y para mi familia ha sido una alegría muy grande. Hay que echar muchas horas en la investigación, y necesitas la comprensión de los tuyos para esos  días en los que estás inspirado, concentrado en tus cálculos y resolviendo un problema, ¡duras lo que te aguante el cuerpo y la familia! Me gustaría subrayar que mi mujer ha sido y es un gran apoyo en mi carrera. Además, es un también una gran satisfacción que de los cuatro científicos seniors galardonados hasta ahora, tres sean investigadores y amigos del grupo de Física Estadística SphinX al que pertenezco. Además Antonio Gordillo, que hizo la tesis conmigo, fue galardonado en la modalidad junior hace varios años.

La comprensión de la Física Teórica puede resultar compleja para muchos de nosotros ¿Qué palabras describen mejor este campo de la ciencia?

El lenguaje de la Física son las matemáticas, como decía Galileo. En Física Teórica tratamos de encontrar las leyes fundamentales de la naturaleza y escribirlas en forma matemática. Una vez hemos obtenido una teoría, desarrollamos sus consecuencias mediante cálculos matemáticos  que se corroboran en experimentos.  A veces los experimentos descartan una teoría y hay que comenzar de nuevo.

Richard Feynman afirmó en una conferencia "creo que puedo decir con seguridad que nadie entiende la mecánica cuántica”

Cierto, pero sí tenemos reglas claras de cálculo, aunque otra cosa es que entendamos lo que está pasando. Parece ser que el propio Feynman decía “cállate y calcula”. Sí es frecuente que al llegar a la madurez, los científicos dediquen más tiempo a estudiar los fundamentos filosóficos de la física cuántica.

Ejercitáis mucho el cerebro

Nosotros trabajamos con ecuaciones, y para ello se requiere bastante abstracción y concentración. Extraer leyes fundamentales de la naturaleza es muy complicado y muy pocos físicos lo han logrado. Y a diferencia de las Matemáticas, no tenemos tanta libertad, lo que estudiamos tiene que estar relacionado con el modo en que se comporta la naturaleza.

¿Hasta qué punto series como la Big Bang Theory reflejan el trabajo y el día a día de los físicos teóricos, y de los científicos en general?

Hay compañeros muy frikis que pueden acercarse al perfil de los protagonistas de la serie, pero nuestro trabajo en el día a día está dedicado a dar clase, investigar, realizar muchas tareas administrativas, y a nuestras familias. Lo que sí es cierto, es que nos concentramos mucho a la hora de resolver problemas y nos cuesta desconectar.

¿Cuáles son los retos de la Física Teórica en el siglo XXI?

Para mí, el principal reto es hacer cuántica la gravedad. Hay cuatro fuerzas fundamentales en la naturaleza: la electromagnética, la nuclear débil, la nuclear fuerte y la gravedad. En todas ellas es posible realizar cálculos cuánticos, menos en la gravitatoria. Cuando introduces Física Cuántica en la teoría de gravedad de Einstein ocurren efectos sorprendentes como que los agujeros negros se evaporan, según describió Stephen Hawking. Una de las aproximaciones para hacer cuántica la gravedad fue la teoría de cuerdas o la teoría de lazos, e incluso hoy, hay científicos que proponen cambiar la teoría de la gravedad o bien modificar la física cuántica.

Realmente queda mucho por conocer en nuestro campo. Si nos fijamos en el Universo, solo conocemos el 5% de la tarta energética; del resto, un 25% de materia oscura y un 70% de energía oscura, desconocemos sus propiedades. Por ello, no me parecen oportunas las críticas a la investigación espacial o a nuestra investigación básica en Física, sin aplicación tecnológica inmediata. Hay una visión cortoplacista de la ciencia. Por ejemplo, hoy tenemos GPS gracias a la teoría de la relatividad formulada por Einstein en 1915. Los investigadores aumentamos el acervo cultural de la humanidad,  impulsamos el conocimiento, y no hay que olvidar que la ciencia es universal y objetiva.  La naturaleza todavía nos va a sorprender, eso hace para mí que la investigación sea aún más divertida.

¿Cómo explicas este creciente interés por la Física y el aumento de las matriculaciones en el grado de Física?

Es cierto los grados en Matemáticas y Física son ahora muy demandados. En Física tenemos 40 alumnos de número clausus en primer curso. Y además, generamos flujo de entrada porque vienen a estudiar Física a la UEx jóvenes procedentes de otras comunidades españolas. Lejos queda el año en que solo se matricularon 5 estudiantes en primero. En este cambio de cifras ha ayudado seguramente las charlas que realizábamos los profesores de la Facultad de Ciencias en los centros de secundaria. En estas charlas no pretendíamos divulgar conceptos de la Física sino la empleabilidad de la carrera, en qué trabaja un físico. Es una carrera que proporciona mucha flexibilidad, muy atractiva para las empresas porque los graduados en Física han estudiado materias muy complicadas y difíciles; y, muy importante, son jóvenes acostumbrados a resolver problemas.

Tu línea de investigación aborda temas tan amplios como la teoría cuántica, mecánica estadística o los vidrios de spin, ¿cómo definirías tu trabajo de investigación?

El leitmotiv de mi investigación son las transiciones de fase, es decir, sistemas cuánticos o clásicos que pasan de una fase a otra, por ejemplo, imanes que pasan de fase paramagnética, en la  que están desordenados, a una fase ferromagnética donde están imantados, igual que el agua cambia de estado gaseoso a líquido o de líquido a sólido. Mi herramienta fundamental son las simulaciones numéricas mediante el método Montecarlo (algo así como usar una ruleta o tirar dados para hacer Física) y también realizo cálculos analíticos con técnicas de teoría cuántica de campos, normalmente en dimensiones muy altas (por ejemplo 6).

Además de investigador y docente, eres divulgador científico. ¿Cómo te sientes en este papel?

Los científicos tenemos el compromiso de divulgar, ya que recibimos financiación pública a través de fondos regionales, nacionales y europeos. Es un deber explicar a los contribuyentes y a la sociedad en general qué investigación estamos desarrollando con dinero público.  Es un ejercicio de responsabilidad, devolver a la sociedad lo que ha contribuido y explicar qué hacemos. Porque aquí invertimos en conocimiento, y es importante comunicar que en Extremadura también se hace ciencia.

Además, la divulgación supone también una ventaja para el docente y el investigador, puesto que nos obliga a hacer un esfuerzo intelectual importante para explicar al público conceptos complicados de la Física sin ecuaciones. Escuchar o leer a otros divulgadores también enriquece, tomas ideas que te ayudan en clase para explicar fenómenos, sin recurrir a las ecuaciones matemáticas.  Asimilas mejor la teoría y trabajas mejor. Pienso que la investigación, la docencia y la divulgación están interrelacionadas. No me gustan los compartimentos estancos, creo que si no investigas no emocionas  tanto a los estudiantes y además la investigación te mantiene en alerta. Estas tres facetas del científico son trabajos complementarios que se alimentan unos de otros.