Un genio chileno e invisible

por Nicolás Alonso
Revista Qué Pasa, jueves 21 de marzo de 2013 http://www.quepasa.cl/articulo/ciencia/2013/03/3-11386-9-un-genio-invisible.shtml

Hace una década, el chileno Gunther Uhlmann formuló las ideas matemáticas con las cuales científicos de todo el planeta intentan desarrollar la invisibilidad. No se quedó allí: hoy, desde la Universidad de Washington, describe modelos para ciudades invisibles a terremotos, y túneles invisibles en el espacio.

 “Uhlmann es lejos el mejor matemático chileno y latinoamericano”, dice Rafael Benguria, físico-matemático chileno y Premio Nacional de Ciencias Exactas. “Él fue quien sentó las bases matemáticas y físicas sobre el problema de la invisibilidad”.

Es más importante el conocimiento, que el reconocimiento.

Y así es como lo han "bypasseado" y hecho invisible.

© Rodrigo Díaz

Uhlmann tiene una postura sobre la propiedad intelectual que le ha jugado en contra a la hora de lograr reconocimiento. Siempre ha sido un defensor del libre acceso a la ciencia, y por eso no patenta sus creaciones. No lo hizo con la impedancia eléctrica, y tampoco con sus trabajos sobre invisibilidad.

 

El matemático, de 61 años, lentes y tupida barba blanca, sube al escenario y se presenta con  pocas palabras. “Hola. Soy chileno, de Quillota”, dice, y su tono y aspecto campechano contrastan con lo rimbombante de la ocasión, el II Congreso del Futuro, evento realizado en enero entre parlamentarios y destacados científicos en el ex Congreso de Santiago, y con lo sofisticado de su propia presentación: Dr. Gunther Uhlmann, experto en problemas inversos e invisibilidad. 

De fondo, comienza un video-collage que parece sacado de una feria de cómics. Aparecen, con música de película de ciencia ficción, todas las referencias pop del tema: Harry Potter y su capa de invisibilidad, la nave invisible de Star Trek, la transparente mujer de Los 4 Fantásticos, y el primer hombre invisible contemporáneo, el de la clásica novela de H.G. Wells. Al final, el video cierra con una advertencia: “¿Estás listo? La invisibilidad está llegando”. 

Entonces el hombre analiza los métodos con que cada uno de esos personajes se hace invisible. Habla de los gravitons, de las posibles propiedades nanotecnológicas de la capa de Potter, y de lo peligroso que resultaría biológicamente el método del hombre de Wells. Este último, confiesa Uhlmann, plantea sin embargo un elemento que ha sido clave para sus propias investigaciones: cambiar las propiedades ópticas de los objetos físicos, de modo que las ondas electromagnéticas pasen alrededor de ellos, emergiendo como si el objeto no hubiese estado allí. El método de la mujer invisible, crear un campo gravitacional para desviar la luz, completa de cierta forma su teoría. “Son la base de las ideas científicas que voy a presentar”, asegura.

Después de eso, seguramente, muchos de los científicos que componen el público se hubieran ido, si quien hablara no fuera Gunther Uhlmann. Doctor en Matemáticas del MIT, posdoctorado en Harvard y ganador del premio Bôcher, máximo galardón de la sociedad americana de matemáticas, entre muchos otros, el chileno radicado en EE.UU. dio hace diez años el primer paso de la ciencia mundial en la invisibilidad, al publicar, junto a su equipo, un revolucionario paper que planteó las ideas teóricas en las cuales se basan los actuales experimentos en la materia. Con ellas, distintos equipos científicos ya han construido, a través de nanotecnología, los primeros metamateriales -materiales con propiedades inexistentes en la Tierra- capaces de hacer invisibles ópticamente, al día de hoy, clips y alfileres, y de desaparecer del plano de las microondas un cilindro de ocho centímetros de diámetro. La llamada óptica de transformación.

Lo que el chileno describió matemáticamente fue un modelo que, explica, funciona de manera inversa a un agujero negro. Si éste por su masa gigantesca absorbe toda la luz que se le acerca y no la deja salir, el matemático propone construir “agujeros blancos ópticos”: objetos capaces de curvar la luz para que ésta pase alrededor de ellos, y siga su trayectoria recta detrás, dejando lo que está al medio imperceptible a ciertas frecuencias. Como una piedra en medio de la corriente de un río. “Sabemos, teóricamente, cómo tiene que ser la capa de Harry Potter. Y aquí viene el tema de los metamateriales, porque las propiedades que deben tener los objetos para ser invisibles no se encuentran en la naturaleza. No las hemos encontrado… probablemente son invisibles”, dice, y el público ríe.

Entremedio, contará que la luz no es la única onda electromagnética que se puede desviar. Los modelos matemáticos son válidos para cualquier tipo de onda. Él mismo ha utilizado estas ideas en ondas sonoras, con lo cual sería posible, por ejemplo, realizar un concierto a toda potencia y desviar el sonido de manera que a pocos metros del lugar hubiera un silencio absoluto. O más ambicioso: desviar las ondas sísmicas de un terremoto, de manera que esquiven ciudades. 

Antes de finalizar, el científico se da el gusto de citar al maestro de la ciencia ficción, Arthur C. Clarke, autor de 2001: Una odisea espacial. “Cualquier tecnología suficientemente avanzada no se puede distinguir de la magia”. El público responde con una ovación.

Ver lo que no está

Mucho antes de saber que esas historias empezarían a ser posibles, y que él mismo trabajaría en teorías sobre algunas de ellas, de niño Gunther Uhlmann amó los libros de Julio Verne. Aventuras imaginarias, como viajar al centro de la Tierra o viajar en el tiempo ocupaban su cabeza durante los viajes reales: los tediosos trayectos diarios en bus hasta el instituto en Quillota. Uhlmann es hijo de un judío alemán que había llegado a Chile escapando de los nazis y no había terminado el colegio, cuya familia se las arreglaba como podía cuidando una parcela de la zona, y ponía todas sus fichas en que Gunther fuera el primero en ir a la universidad. 

Pronto sus intereses científicos lo llevaron a realizar un programa de un mes para escolares en la Facultad de Ciencias de la U. de Chile, y luego se matriculó para estudiar Matemáticas. En 1973, viajó a cursar un doctorado en el MIT, y el golpe de Estado en Chile, cuando recién llevaba un mes tratando de adaptarse a Cambridge, lo convenció de radicarse definitivamente en EE.UU. Allí se especializó en problemas inversos,  rama de las matemáticas en donde hoy es un referente mundial, y que en pocas palabras consiste en inferir la forma de un objeto a través de la forma en que éste perturba o refleja las ondas que inciden sobre él. “Un ejemplo es cuando uno simplemente mira algo. Allí está resolviendo un problema inverso: del reflejo de la luz uno se hace una imagen tridimensional del universo”, dice Uhlmann al teléfono desde París, en donde tiene una silla de excelencia en la sociedad matemática. “Lo que vemos es una imagen. Una expresión de la realidad”.

Aplicaciones más prácticas de esto son los radares y los sonares, que envían ondas y construyen una imagen al rebotar. También así es posible saber si un avión tiene una fisura sin tener que desmantelarlo, o si un estanque de agua tiene filtraciones, pero probablemente su mayor utilidad, y el área donde el chileno hizo su mayor aporte, es en los exámenes médicos. Allí, el quillotano desarrolló la teoría matemática que dio origen a la tomografía de impedancia eléctrica, un método de detección de tumores y de focos epilépticos en el que se aplica pequeñas dosis de corriente en el paciente, y se observa el interior de sus órganos midiendo como estas corrientes son afectadas por el interior del cuerpo. Al tener los tumores mayor conductividad que el tejido normal, modifican a las corrientes aplicadas de modo distino. Así, se obtiene una respuesta mucho más efectiva que sólo con rayos X.

Realizando estas pruebas, los primeros indicios de invisibilidad le estallaron a Uhlmann en la cara: los resultados que obtenía no tenían todos los datos que debían. El científico empezó a ver las cosas al revés: si había cosas reales que no se podían ver a cierta frecuencia, entonces también era posible hacer que las cosas no se vieran. Esta idea pronto se transformó en una obsesión. Con un equipo compuesto junto a los matemáticos Allan Greenleaf y Matti Lassas, Uhlmann fue el primero en plantear la posibilidad matemática de la invisibilidad, que pronto se transformaría en uno de los mayores impactos científicos del nuevo milenio. “Uhlmann es lejos el mejor matemático chileno y latinoamericano”, dice Rafael Benguria, físico-matemático chileno y Premio Nacional de Ciencias Exactas. “Él fue quien sentó las bases matemáticas y físicas sobre el problema de la invisibilidad”.

No todo el mundo lo reconoce así. Uhlmann tiene una postura sobre la propiedad intelectual que le ha jugado en contra a la hora de lograr reconocimiento. Siempre ha sido un defensor del libre acceso a la ciencia, y por eso no está de acuerdo con patentar sus creaciones. No lo hizo con la impedancia eléctrica, y tampoco lo ha hecho con sus trabajos sobre invisibilidad. Un grupo posterior, liderado por el físico británico John Pendry se llevó la mayor parte del crédito como “creador” de la invisibilidad, al publicar en 2006 un paper con ideas muy similares a las del chileno, pero enfocadas desde la física. La creación, por parte de un integrante de ese mismo grupo, de uno de los primeros metamateriales, capaz de hacer objetos invisibles a microondas, terminó de darles a ellos la validación mundial.

“Yo nunca he pensado en conseguir dinero a través de la ciencia que hago, la considero algo público. Lo importante es el conocimiento”, comenta Uhlmann. “Pero sí es frustrante que ellos no reconozcan que nuestro artículo fue publicado antes. No lo citan, ni lo han citado después tampoco”, dice. “Nos vuelven invisibles”.

Los mundos de Gunther

Su escritorio es su cabeza. Va en el Metro y piensa, hace clases y piensa, se sienta en un banco y piensa, todo esto en su rutina de congresos y clases en el doctorado de la Universidad de Washington, donde trabaja hace casi tres décadas. Las matemáticas son su vida, y dice que ya le es difícil observar la realidad desde una perspectiva que no sean los problemas inversos. En todos lados hay estímulos, cosas que están queriendo ser decodificadas.

Mientras varios grupos en distintos países se han abocado a la tarea de crear metamateriales para conseguir la invisibilidad real -los avances más importantes en esta tarea han sido de las universidades de Duke y de Birmingham-, él sigue pensando teorías matemáticas para llevar la desviación de ondas hacia otras áreas. Con el mismo grupo del primer paper ya han publicado otros trabajos, desarrollando “agujeros de gusano” ópticos, túneles invisibles en el espacio por los cuales podría desaparecer un objeto de un lado y aparecer en el otro, y “sombreros de Schrödinger”, una aplicación de la invisibilidad a nivel cuántico para aislar moléculas que se quieren observar a nivel microscópico.

Pero el impulso al área de la transformación óptica también ha llegado desde el aparato militar, deseoso de poder desarrollar componentes bélicos invisibles. Uhlmann prefiere pasar de cualquier responsabilidad en ese aspecto. “La ciencia está ahí. Usarla para beneficio de la humanidad o lo contrario es una decisión que tendremos que tomar como sociedad”, señala.

Un tema que le interesa hoy es el posible desarrollo de sus teorías para prevenir terremotos. Está trabajando en darles forma, aunque aún no tiene una propuesta clara. Su anhelo es que algún día se pueda desarrollar un metamaterial que aísle a las ciudades de los terremotos, curvando las ondas sísmicas y haciéndolas pasar por fuera de las zonas habitadas. Entre otras cosas le gustaría lograr eso, dice el científico, porque sería de gran importancia para Chile.

En nuestro país también ha sido en gran medida invisible al reconocimiento del público general, pero en los círculos matemáticos conocen su estatura. En 2011 fue nominado al Premio Nacional de Ciencias, pero no ganó. Tampoco le importa demasiado. Prefiere ocupar el tiempo que le queda en resolver las grandes preguntas de su cabeza, muchas de ellas arrastradas desde su niñez en Quillota. Hoy está entusiasmado con la idea de aplicar los problemas inversos para utilizar los datos de las ondas sísmicas de los terremotos ocurridos en el mundo. De esa forma, dice, puede hacerse una idea de cómo es el centro de la Tierra.

No es lo mismo que viajar allí, como Julio Verne. Pero se le parece.