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Fernando SolsIntroducción a los Estudios de Física
Fernando Sols
Profesor en el Depto. de Física Teórica de la Materia Condensada y Director del Instituto Nicolás Cabrera de la U.A.M. (hasta Junio de 2004), es la persona encargada de hacernos una introducción general a los estudios de Física. Fernando Sols destaca la ventaja que supone iniciar esta carrera con las Matemáticas bien aprendidas, así como el carácter interdisciplinar de estos estudios. Hacia el final, una breve descripción: la Física es el arte de la aproximación.



Como Director del Instituto Nicolás Cabrera, cuya página web acoge esta serie de entrevistas, me gustaría que, para empezar, hicieras una breve introducción sobre los contenidos de esta licenciatura
La licenciatura de Física es una de las carreras tradicionales, estando implantada en nuestro país desde hace más de medio siglo. Por otro lado, como rama de la Ciencia, la Física es también una de las disciplinas más tradicionales. En cuanto a su materia de estudio, podríamos decir que la Física es la descripción cuantitativa de la Naturaleza a partir de unos pocos principios.

“Aproximadamente el 30% del Primer Ciclo de Físicas son Matemáticas. Esto se debe a que, como decía Galileo, las Matemáticas son el lenguaje de la Naturaleza.”
Sobre los estudios de Física, cabe señalar algunos rasgos. El primer curso es bastante parecido al de otras carreras de ciencias o de ingeniería, pero, lógicamente, los cursos siguientes son muy distintos. En el Primer Ciclo de la Licenciatura de Física, se imparten las disciplinas centrales de la Física. Concretamente, tras la Física General de primer curso, se estudia Mecánica, Electromagnetismo, Termodinámica y Óptica. Estos son los cuatro pilares de la Física clásica. Todo ello se complementa con un poco de Química en primero y una Introducción a la Física Cuántica en tercero. Aparte de eso, durante el primer ciclo se estudian muchas Matemáticas. Aproximadamente el 30% del Primer Ciclo de Físicas son Matemáticas. Esto se debe a que, como decía Galileo, las Matemáticas son el lenguaje de la Naturaleza.

La Física General de primero no es muy distinta de la que se imparte en Bachillerato. De hecho, con frecuencia aquellos estudiantes que han estudiado en un centro exigente, abordan esta primera parte de la carrera con bastante tranquilidad. Algo parecido ocurre con la Química. El cambio cualitativo comienza en el segundo año, cuando las distintas ramas de la Física se empiezan a estudiar con verdadera profundidad, cuando, por ejemplo, a la Mecánica y al Electromagnetismo se le dedican ocho meses seguidos. A pesar de que todo esto parece muy abstracto, debo decir para tranquilidad de los estudiantes que no sé de nadie que se haya arrepentido de haber estudiado la carrera de Física.
Has mencionado las Matemáticas, como algo a lo que los futuros estudiantes deben prestar mucha atención...
Mira, para hablar de esto prefiero remitirme a mi propia experiencia como estudiante: comencé a estudiar Físicas en el otoño del 75 en la Universidad de Barcelona y, para mí, las Matemáticas representaron un cambio realmente brusco, sobre todo en las cuestiones de cálculo, integrales, etc. Mi impresión es que, en conjunto, los alumnos de hoy siguen sufriendo ese salto.
De acuerdo, pero creo que sería interesante destacar aquello característico de esta carrera...
Con independencia de los recorridos curriculares que pueden variar de una universidad a otra, quisiera resaltar un aspecto importante de la carrera de Físicas, y es que esta carrera ofrece al estudiante una infinidad de "viajes de ida y vuelta" entre la abstracción y la realidad. Quiero decir con esto que, como la descripción cuantitativa de la Naturaleza es necesariamente aproximada, cuando se identifica un problema físico (realidad), se intenta traducir a un problema matemático (abstracción) que se resuelve exacta o aproximadamente. Una vez se tiene la solución Matemática, ésta se intenta entender en términos de Física (de nuevo, la realidad). El principal fruto de este proceso, repetido muchas veces, es el desarrollo de la intuición física, que es una manera de referirnos a la capacidad que tiene un físico experto de anticipar el comportamiento de un sistema físico (es decir, de resolver un problema físico) apoyándose en el bagaje adquirido al resolver problemas similares.

“esta carrera ofrece al estudiante una infinidad de "viajes de ida y vuelta" entre la abstracción y la realidad.”
Por otro lado, hay que decir que en Física hay muchas verdades intermedias, muchas cuestiones de matiz. Si decimos que el Universo es homogéneo a una cierta escala, estamos diciendo sólo eso, pues obviamente no lo es a escala de unos pocos metros o incluso a la de millones de años luz, que es la distancia entre galaxias. Se trata de una aproximación útil para el físico-cosmólogo que investiga las propiedades globales del Universo, pero no para el que estudia las propiedades de una estrella o de los átomos.

Esta constante forma de razonar, a caballo entre la abstracción y realidad, se convierte en un hábito intelectual que es útil en cualquier contexto donde se requiera el razonamiento cuantitativo. Prueba de ello es que muchos físicos se dedican después a cosas muy diferentes de la Física, como por ejemplo la Economía.
Desde hace tiempo, y cuando hablo con profesores o investigadores en cualquier rama de las Ciencias, suelo recibir testimonios que hablan de un cruce entre todas las disciplinas y que, desde luego, no vimos los de mi generación en los planes de estudio (del BUP, en mi caso)...
“en la Física, el razonamiento cuantitativo es algo característico, fundacional, pues ya trabajaban así Galileo y Newton.”
Lo que ocurre es que este tipo de descripción cuantitativa está cada vez más presente en otras ciencias. Por ejemplo, la Biología ha evolucionado mucho desde sus orígenes puramente descriptivos o taxonómicos, hasta su carácter actual mucho más preciso. La diferencia es que, en la Física, el razonamiento cuantitativo es algo característico, fundacional, pues ya trabajaban así Galileo y Newton. Es cierto que el hecho de que las demás ciencias vayan en la misma dirección implica que las fronteras entre las distintas disciplinas son cada vez más borrosas: la Química cada vez se entiende más en términos de Física, la Biología en términos de Física y Química, etc. Esto es compatible con el que cada una de esas disciplinas mantenga su propia personalidad, incluso sus propios principios de razonamiento.

Retrato de Galileo Galilei
Por otro lado, cada vez son más los temas de investigación que deben abordarse con conceptos tradicionales de ciencias distintas. Desde los comienzos de la Física Cuántica, cuando la Teoría de la Estructura Molecular de la Materia se fue afianzando (años 1920 y 1930), la Química se empieza a explicar más en términos de Física. Desde los años 1940 y 1950, la Biología se entiende cada vez más en términos de Química. Más recientemente, muchos problemas de Biología se empiezan a entender en términos de Física. Por ejemplo, ahora se calculan y se miden las fuerzas que las macromoléculas de la vida ejercen entre sí durante las reacciones bioquímicas. Este es el tema de la Biofísica, de la que habla Pedro Tarazona en esta misma página.
Creo que los planes de estudio de esta carrera en la UAM tienen una cierta peculiaridad...
En esta universidad existe la posibilidad de estudiar la licenciatura en cuatro o cinco años. Existe un mismo programa y la opción de cursar dos itinerarios distintos, de cuatro y cinco años. A pesar de esta posibilidad de elección, la mayor parte de los estudiantes opta por el recorrido más largo, que es más holgado y que yo encuentro más recomendable, pues permite digerir mejor lo que estudian. No obstante, debido a los acuerdos de Bolonia la tendencia es la de acortar la duración de las carreras. Si llegamos al extremo de Inglaterra, donde algunas licenciaturas se cursan en tres años, me parecerá excesivo.
Mi pregunta más reiterada: ¿cuál es el perfil ideal de tu alumno, aquél que te gustaría ver sentado en tus clases?...
Prácticas en el Laboratorio de Electrónica (UAM)
El perfil ideal del estudiante de Físicas es el de una persona curiosa, de alguien con ganas de comprender los principios sutiles que operan en la Naturaleza. Por otro lado, el futuro estudiante debe saber que la Física es una ciencia básica y que, por lo tanto, durante la carrera el acento se pone en la profundización del conocimiento, más que en su aplicación. Las aplicaciones de la Física suelen ser más estudiadas por los ingenieros.

Por otro lado, el estudiante de Físicas debe sentirse cómodo con las Matemáticas y tener facilidad para el razonamiento intuitivo aproximado. Ojo, que éstas son dos cosas distintas. De hecho, se ha dado el caso de muy buenos estudiantes de Físicas que, cuando se han dedicado a la investigación, han progresado poco porque no sabían hacer aproximaciones. Se necesita una cierta flexibilidad mental para hacer cálculos aproximados. En cierto modo, la física teórica se podría definir como el arte de aproximar.
OK. Ahora me gustaría que describieras cuáles son los estudiantes que te encuentras hoy en tus clases...
Pues tenemos un poco de todo. Lógicamente, uno siempre echa en falta un mayor número de estudiantes vocacionales, de aquellos que sienten una irreprimible inclinación por la Física aunque por su expediente podrían ir a muchas otras carreras. Pero también hay que decir que algunos de los que vienen con nota de Selectividad no muy alta pueden ser muy buenos; primero, porque la nota no lo refleja todo y, segundo, porque se debe tener en cuenta que en algunos centros se puntúa con mucha dureza. Relacionado con esto, debo decir que también recibimos alumnos que por muy poco no han entrado en la ingeniería que deseaban. Suelen ser estudiantes valiosos, teniendo en cuenta que, en algunas ingenierías, como Telecomunicaciones, la nota de corte es muy alta y estudiantes muy capaces pueden no alcanzarla por circunstancias diversas.

Luego hay algunos estudiantes que recalan en Física con poca ilusión, simplemente porque la nota de corte es baja y quieren un título a toda costa. Debo aclarar, no obstante, que son poquísimos los estudiantes que se matriculan en esta carrera con sólo un 5 de media. A estos estudiantes con nota muy justa tengo que decirles que, en mi opinión, la carrera de Físicas no es para ellos. Muchos abandonan y otros, con mucha paciencia y tesón, terminan acabando la carrera, pero con tanto sufrimiento que no sé si merece la pena.
Investigación... Creo que no es necesario desarrollar la pregunta...
Pues no, efectivamente. Como sabes, en la UAM, hay una fuerte actividad investigadora, especialmente en Ciencias. En Física, en particular, la producción científica destaca dentro del panorama nacional.

Lab. de Investigación de Espectrosciopía Ultrarrápida (UAM)
Hay un consenso general de que en la universidad se debe transmitir conocimiento pero también generarlo. Para mí, es muy positivo que haya una elevada actividad investigadora porque así, los profesores, hablan de cosas sobre las que tienen una experiencia directa. No hay nada como estar batallando en las fronteras del conocimiento para impartir clases de una forma viva y dinámica. Existe el clásico riesgo de que esa actividad investigadora pueda ser causa de una cierta desatención de la labor docente, pero ahí solo se puede apelar al sentimiento de responsabilidad del propio profesor-investigador. Dejando de lado casos extremos, creo que la riqueza adicional que proporciona la investigación compensa ampliamente el posible pequeño déficit de atención.
Sin embargo, no todos los estudiantes están de acuerdo con esa interpretación...
Sí, es cierto que el valor añadido de la investigación sólo lo suelen valorar los buenos estudiantes, para quienes el profesor proporciona estímulos cuando plantea interrogantes abiertos, introduce matices, etc., como algo propio de una persona habituada a la actividad científica. Ese tipo de sutilezas difícilmente las aprecia el alumno que lo único que quiere saber es lo que va para el examen. Pero hay que ser positivos; creo que, en conjunto, nuestros estudiantes se sienten enriquecidos por la labor investigadora de sus profesores.