Entrevista

ENTREVISTA

 

Dra. Nandinii Barbosa Cendejas

Por: Rafael Salgado Garciglia

 

Es licenciada en Ciencias Físico-Matemáticas y maestra en Física por la Facultad de Física y Matemáticas de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo (UMSNH), y doctora en Física por la Universidad de Guanajuato. Realizó dos estancias posdoctorales en el Instituto de Ciencias Físicas de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), donde obtuvo la especialización en modelos de cosmología teórica y mundos membrana.

Es profesora e investigadora de la UMSNH desde hace más de quince años, adscrita a la Facultad de Ingeniería Eléctrica. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores (Nivel 1), del Padrón Michoacano de Divulgadoras y Divulgadores de la Ciencia y miembro honorario del Padrón de Investigadoras e Investigadores de Michoacán. Cuenta con una amplia trayectoria en divulgación científica, actividad que concibe como parte esencial de su labor académica para acercar la ciencia a niñas, niños, jóvenes y docentes.

Ha sido coordinadora de diversos proyectos, entre ellos el programa Aprende con Ciencia, el coloquio sabatino Formar e Incluir y una de las iniciativas más relevantes de su trayectoria: el diplomado La Ciencia en tu Escuela. Ha impartido más de treinta conferencias de divulgación dirigidas al público general, tanto en espacios académicos como en instituciones educativas de nivel básico y medio superior, abordando temas como «¿Qué son los agujeros negros?», «Materia oscura y la estructura del universo», «Dimensiones extra en la física», «Aceleradores de partículas» y «El papel de la mujer en la ciencia». Asimismo, participó como ponente en una conferencia TEDx Universidad Michoacana.

Su producción académica refleja una especialización profunda en Física de Altas Energías y Cosmología Teórica, con énfasis en teoría de mundos de brana, cosmología inflacionaria, campos de taquiones, gravitación, teoría de cuerdas, así como en métodos matemáticos y fenomenología, con la publicación de más de quince artículos científicos.

Actualmente, forma parte del Comité Editorial de la revista de divulgación científica Saber Más y se desempeña como jefa del Departamento de Comunicación de la Ciencia de la Coordinación de la Investigación Científica en la UMSNH.

 

La pregunta obligada. ¿Por qué estudiaste Física?

Estudié Física porque siempre me ha interesado comprender cómo funcionan las cosas. Creo que desde muy joven he sido una persona curiosa, con muchas preguntas y con una necesidad constante de buscar explicaciones. La física tiene la capacidad de explicar una enorme variedad de fenómenos naturales y, además, ofrece los fundamentos sobre los que se sostienen muchas otras disciplinas.

Me dediqué a estudiar física teórica porque estar en el borde del conocimiento es profundamente emocionante. Resulta fascinante situarse en el límite de lo que sabemos y desde ahí intentar comprender más, proponer ideas nuevas, distintas o incluso controversiales para explicar un fenómeno o proceso. Esa posibilidad de pensar más allá de lo establecido y contribuir, aunque sea modestamente, a ampliar nuestra comprensión del universo, es algo que encuentro enormemente gratificante.

 

¿Qué te llevó a una especialización tan compleja como «mundos membrana y cosmología»?

Para poder responder a esta pregunta, es necesario platicar un poco sobre mis estudios de licenciatura. Me invitaron a tomar un curso especial de Teoría de Cuerdas; no estaba del todo convencida, ya que sonaba muy teórico. Conforme avanzamos en el curso, me cautivó la idea de poder explicar las fuerzas fundamentales que gobiernan todos los fenómenos del universo por medio de una sola formulación matemática.

Las fuerzas fundamentales son: La fuerte, que, como su nombre lo dice, es la más «intensa» de todas y ocurre a distancias extremadamente pequeñas dentro del núcleo atómico y es la que mantiene unidos a protones y neutrones; la débil, que ocurre a distancias cortas en ciertos tipos de degradación radioactiva; la electromagnética, que actúa entre partículas con carga eléctrica; y la gravitacional, que es una fuerza que actúa entre todos los objetos con masa. En ese momento, la pregunta que se buscaba responder era cómo funcionaba lo que podíamos ver a nivel microscópico; en otras palabras, explicar con claridad lo que ocurre a escala atómica. Se habían logrado formular explicaciones que incorporaban las tres primeras fuerzas y que más tarde serían el modelo estándar. Pero cómo incluir la fuerza gravitacional sigue siendo una pregunta abierta, eso me llevó a trabajar con mundos membrana; después mis intereses me llevaron al más grande laboratorio: el universo, en donde trabajé con cosmología.

 

Ahora, me gustaría que nos describieras o explicaras sobre los temas que has publicado. ¿Qué son las dimensiones ocultas (mundos de brana)?

Es simple. En nuestra realidad, todo lo que vemos se puede representar con tres dimensiones espaciales: alto, ancho, largo, y una dimensión temporal: el tiempo. Digamos que necesitamos de cuatro elementos para poder escribir una formulación matemática de nuestra realidad, es decir, cuatro dimensiones. Haciendo una analogía, si pensamos en nosotros como una fila de hormigas que caminan sobre un cable de un puente suspendido, ¿podríamos saber que, además del cable por donde caminamos, hay toda una dimensión (la altura) de la cual no somos conscientes? Para las hormigas, las dimensiones son el cable donde caminan ancho y largo (dos dimensiones); no pueden ver esta dimensión «extra».

Los mundos membrana son modelos del universo en el que vivimos (nuestra realidad) en cuatro dimensiones y una dimensión espacial extra. Como las hormigas, nuestra realidad está dentro de otra más general con una dimensión extra. ¿Vivimos en una especie de «membrana»? Sí, la «membrana» es nuestro universo, que lo entendemos como un ente geométrico de cuatro dimensiones inmerso en un universo de cinco dimensiones. En estos modelos es posible resolver el problema de la jerarquía de masas; digamos que es un intento de incorporar la gravedad en una escala adecuada con las otras tres fuerzas fundamentales.

 

¿Qué tipo de «combustible» usó el Universo para expandirse de forma tan increíblemente rápida, justo después de nacer, y cómo sabemos que esa teoría es real?

Es importante establecer que la cosmología es el estudio de la historia del universo; sin embargo, no sabemos a ciencia cierta cómo nació el universo. Hemos pensado distintas formas y la que hasta este momento nos parece más consistente es la teoría de la Gran Explosión (Big Bang). En esta teoría pensamos que hubo una expansión del universo que inició con una gran cantidad de energía y densidad infinita. Podemos pensarlo como una sopa de radiación y partículas en equilibrio térmico; como tiene mucha energía, también tiene alta temperatura. Esto inicia la expansión (la explosión) que hace que esta sopa también se expanda a grandes velocidades, igual que el espacio se expandió. Lo que debemos entender es que, más que un combustible, es una energía de arranque. Por otro lado, no existen pruebas contundentes que nos permitan comprobar que estas teorías son una respuesta contundente, por lo que son una pregunta abierta de investigación.

¿Qué son los taquiones? Cuando hablamos de taquiones en cosmología, es importante saber que no estamos hablando de una partícula superrápida (que se mueve a una velocidad mayor que la luz), ya que esto es imposible. Lo que en realidad estamos pensando es que describe un estado del vacío que es inestable. Dicho de otra manera, hablamos de una señal de que el Universo estaba en una posición inestable, como una canica en la cima de una colina. No es que la canica vaya más rápido que la luz; es que no puede quedarse ahí: cualquier empujoncito hace que ruede hacia un valle, que es un estado más estable. Esa transición puede cambiar la presión del «medio» y con ello influir en qué tan rápido se expande el Universo; es una forma de modelar esta expansión del Universo, para después estudiar la expansión del Universo o formación de estructuras. Pero claro, siguen siendo propuestas para explicar la historia del universo en momentos donde tenemos altas energías y teorías de gran unificación que siguen siendo estudiadas.

 

¿Podemos medir qué tan «organizada» está la energía dentro de las partículas más pequeñas de la naturaleza usando las mismas reglas que usamos para medir la información en una computadora?

Sí, aunque no es una pregunta sencilla de responder y se requiere de algunos conceptos físicos para tratar de explicar esta organización de la energía para ponerla en un contexto cosmológico.

En una computadora, la información se almacena en estados físicos: transistores, dominios magnéticos o cargas eléctricas. Decir que un sistema informático está «bien organizado» significa, en el fondo, que sus estados son distinguibles y controlables: podemos saber si un bit vale 0 o 1 y podemos cambiarlo deliberadamente. Cuando no sabemos el estado, o cuando existen demasiadas configuraciones posibles indistinguibles entre sí, hablamos de incertidumbre (falta de certeza, ya que no conocemos el estado). La teoría de la información cuantifica esa incertidumbre con una cantidad física llamada entropía: a mayor «desorden», mayor entropía.

El puente con la física surge porque, en termodinámica, la entropía cumple un papel análogo: mide cuántas configuraciones microscópicas son compatibles con lo que observamos macroscópicamente. Si un sistema puede estar «por dentro» de muchísimas maneras diferentes sin que podamos distinguirlas por fuera, decimos que tiene alta entropía. De manera intuitiva, eso suele equivaler a decir que la energía está más dispersa o «menos organizada». Mientras que, cuando un sistema tiene baja entropía, su estado es más definido: hay menos maneras internas de acomodarse sin cambiar lo que vemos; en ese sentido, decimos que está «más organizado». Así, aunque «información» y «energía» no son lo mismo, comparten una estructura conceptual: ambas se conectan con la idea de incertidumbre sobre el estado del sistema.

Retomando la pregunta de si podemos medir cuán organizada está la energía usando reglas similares a las de la información en una computadora, la respuesta es sí, pero con un matiz importante: lo que medimos no es «información» en bits dentro de la energía, sino cuánta incertidumbre hay, qué tan dispersa está la energía y qué tan controlable es el estado físico. En macroscópico, es decir, en cosmología, esa idea se vuelve muy concreta: un sistema está «más organizado» cuando existen diferencias internas capaces de producir procesos dirigidos; y está «menos organizado» cuando todo está uniformado y en equilibrio (homogéneo).

Aquí es donde conviene introducir el término gradiente, que, en física, es una medida de cómo cambia una magnitud de un punto a otro en el espacio. Dicho sin matemáticas, un gradiente es una diferencia espacial. Por ejemplo, si en una habitación una esquina está más caliente que la otra, existe un gradiente de temperatura; si en una zona hay más presión que en otra, existe un gradiente de presión. Lo importante es que los gradientes suelen impulsar flujos: el calor fluye de lo caliente a lo frío; un gas se mueve de alta a baja presión. Por eso, un gradiente es una forma clara de hablar de «energía organizada»: donde hay diferencias, hay posibilidad de movimiento, transferencia y trabajo.

Al llevar estas ideas al universo, aparece una intuición popular: «El Universo se expande y se enfría; entonces su energía se vuelve más organizada»; sin embargo, ese salto no es correcto. El universo se enfría porque la expansión «diluye» la energía y desplaza la radiación hacia longitudes de onda más largas; pero el hecho de que baje la temperatura no implica que, automáticamente, la energía esté más organizada.

Pero aparece una sutileza aún más profunda. La gravedad cambia nuestras intuiciones sobre el orden y la entropía. En la vida cotidiana, solemos asociar mayor entropía con «más mezclado» y más uniforme. Sin embargo, a escalas cósmicas, la gravedad tiende a agrupar materia: pequeñas irregularidades iniciales crecen y se forman estructuras (galaxias, estrellas y planetas). Esto puede verse como «más orden» porque aparecen patrones, pero termodinámicamente el proceso suele implicar aumento de entropía global, es decir, el colapso gravitacional calienta, produce choques, genera radiación y deja energía más dispersa en el entorno. Dicho de otro modo, el Universo puede volverse más estructurado localmente y, al mismo tiempo, aumentar su entropía total. Esta es una idea central: la estructura visible no equivale, necesariamente, a menor entropía global.

La manera en la que se mide esta organización de la energía cosmológica es por medio de huellas observables. Un indicador fundamental es la radiación cósmica de fondo: su uniformidad y pequeñas anisotropías nos informan cuán homogéneo era el Universo temprano y qué tan grandes eran las «semillas» para formar estructura. Otro indicador es el crecimiento de estructura en la distribución de galaxias: la manera en la que la materia se agrupa a lo largo del tiempo revela la competencia entre expansión y gravedad. Y un tercer indicador es el estudio de flujos energéticos: estrellas y galaxias actúan como «procesadores» de energía, transformando energía concentrada y liberándola en formas más dispersas (radiación), lo que es coherente con una tendencia general al aumento de entropía.

Conectar información y entropía permite formular una lectura fina del universo: la expansión enfría, pero enfriar no es sinónimo de mayor organización; la organización cosmológica se relaciona con gradientes y estructuras; y la gravedad puede producir estructuras locales mientras el universo, en conjunto, avanza hacia estados de mayor entropía. Esta combinación —expansión, formación de estructura, presencia de gradientes y disipación— es la clave para hablar de «energía organizada» a escala cósmica sin caer en simplificaciones.

 

Sobre la arquitectura del cosmos (geometría y gravedad): ¿Es posible que la forma y el «grosor» del espacio mismo sean los que deciden cuánto pesan las cosas y cómo se comportan los átomos?

La idea intuitiva de peso está relacionada con la masa: en la Tierra, el peso de un objeto puede entenderse como el resultado de multiplicar su masa por la aceleración gravitacional. A su vez, la masa está asociada con la cantidad de materia que contiene un cuerpo y esa materia está constituida por átomos.

Sin embargo, para comprender el universo en un sentido más profundo, no basta con esta visión cotidiana. Es necesario adoptar una perspectiva relativista en la que la geometría del espacio-tiempo, la materia y la gravedad no son elementos separados, sino aspectos que interactúan de manera íntima. En este marco, la gravedad no se interpreta únicamente como una fuerza, sino también como una manifestación de la curvatura del espacio-tiempo.

Desde esta perspectiva, surgen propuestas teóricas como los modelos de mundos membrana gruesa (thick brane worlds), en los que nuestro universo podría entenderse como una especie de «membrana» con cierto grosor inmersa en un espacio de cinco dimensiones. En estos modelos, la forma, la estructura e incluso el ancho de esa membrana pueden influir en la manera en que la materia se distribuye, en cómo se comportan los campos fundamentales y, en consecuencia, en propiedades físicas observables.

En este sentido, la pregunta resulta profundamente sugerente: quizá la masa, el comportamiento de los átomos e incluso algunas de las propiedades que atribuimos a la materia no dependan solo de «lo que las cosas son», sino también de la arquitectura geométrica del espacio en el que existen.

 

¿Qué significa dedicar más de quince años a la docencia e investigación universitaria y cómo se traduce el estudio de la física teórica en la formación de ingenieros y científicos del futuro?

Dedicar más de quince años a la docencia e investigación universitaria ha significado, para mí, abrazar una vocación profundamente humana. Ha significado creer, todos los días, en el valor de la verdad, en la fuerza transformadora del conocimiento y en la responsabilidad de sembrar futuro en la vida de otras personas. Significa también sostener, con paciencia y perseverancia, una tarea que se alimenta de valores universales: el respeto por la inteligencia de los demás, la generosidad de compartir lo aprendido, la disciplina para seguir buscando respuestas y la esperanza de que cada generación pueda contribuir a construir un mundo más justo, más crítico y consciente.

Ser maestra durante estos últimos quince años ha implicado acompañar a las y los jóvenes en una etapa decisiva de sus vidas, reconocer sus dudas, sus expectativas y sus posibilidades, y ayudarles a descubrir que el conocimiento no solo sirve para encontrar respuestas en un pizarrón o en un examen. El conocimiento sirve para comprender mejor el mundo, pero, sobre todo, para entender el lugar que cada persona ocupa en él y todo aquello de lo que es capaz para transformarlo y mejorarlo.

En ese sentido, enseñar no ha sido únicamente transmitir contenidos, sino formar miradas, fortalecer confianza, despertar vocaciones y recordar, una y otra vez, que educar también es un acto de esperanza.

Investigar, por su parte, ha significado mantener viva la capacidad de asombro, defender la curiosidad como motor del avance y aceptar que el aprendizaje auténtico exige humildad, constancia y apertura. En los últimos años, además, ha significado comprender con mayor claridad que siempre es posible incursionar en nuevos temas de investigación, abrirse a otras preguntas y reconocer que entender cuál es mi lugar en este momento de la vida también se refleja en uno de mis quehaceres profesionales más importantes: la investigación. Investigar me ha permitido no solo profundizar en problemas teóricos, sino también renovar mi manera de mirar, de aprender y de vincularme con los desafíos del presente desde temas mucho más aplicados y cercanos a mis estudiantes.

Desde esa experiencia, mi formación en física teórica adquiere un sentido especialmente valioso en la formación de ingenieros y científicos del futuro. Aunque a veces se percibe como un campo abstracto o lejano, para mí representa una de las formas más rigurosas y, al mismo tiempo, más bellas de acercarse a la realidad. Enseña a no conformarse con lo inmediato, a buscar las estructuras profundas que explican los fenómenos y a comprender que detrás de lo observable existe un entramado de principios que vale la pena pensar con seriedad.

Esa manera de aproximarse al conocimiento es fundamental en la formación de ingenieros. Un ingeniero no solo necesita aprender a usar herramientas, aplicar procedimientos o resolver problemas concretos; necesita comprender los principios que sostienen los sistemas con los que trabaja. Solo así puede innovar, adaptarse a contextos nuevos y construir soluciones sólidas, críticas y creativas. En la Facultad de Ingeniería Eléctrica imparto cursos de ciencias básicas y matemáticas que son la base para los programas de ingeniería. Por medio de ellos se enseña a modelar, a distinguir lo esencial de lo accesorio, a reconocer los alcances y límites de una aproximación y a pensar con orden, profundidad y fundamento.

Para las y los futuros científicos, mi aportación con esta formación en física teórica es enseñar que las grandes preguntas siguen siendo necesarias, que la imaginación debe ir siempre acompañada de rigor y que el conocimiento avanza cuando se articulan intuición, lógica, evidencia y disciplina intelectual. Les muestra que incluso las ideas más abstractas pueden abrir caminos inesperados hacia nuevas comprensiones del universo y, con el tiempo, hacia desarrollos con impacto en otros campos del saber y de la tecnología.

Después de más de quince años, lo más valioso de este recorrido no está solo en los cursos impartidos, los proyectos desarrollados o los temas estudiados, sino en la posibilidad de haber acompañado a muchas generaciones en su proceso de crecimiento. Ser parte de ese trayecto, aunque sea durante una etapa de sus vidas, es un privilegio y también una enorme responsabilidad. Al final, creo que la docencia y la investigación universitaria tienen sentido porque permiten sembrar algo que permanece: el gusto por preguntar, la voluntad de comprender, la confianza en la razón, la sensibilidad ante el mundo y el deseo de contribuir, desde el conocimiento, a una sociedad más consciente y humana.

 

¿Cómo se logra que conceptos tan lejanos como los «agujeros negros» o la «materia oscura» lleguen a las aulas de educación básica y se conviertan en herramientas de inspiración para niñas, niños y docentes?

Se logra partiendo de la curiosidad. Cuando hablo de agujeros negros, materia oscura u otros grandes enigmas del universo con niñas, niños y docentes, no pienso primero en la complejidad del tema, sino en la posibilidad de abrir una puerta al asombro. La ciencia, en ese sentido, no comienza con respuestas difíciles, sino con preguntas poderosas. Creo profundamente que cada niña y cada niño tiene dentro una mirada investigadora y que son investigadores científicos en potencia. Por eso, acercar estos conceptos al aula no significa llevar ideas demasiado lejanas, sino ampliar su imaginación, fortalecer su capacidad de preguntar y mostrarles que también pueden pensar en grande, hacer preguntas cuyas respuestas son justo algo de lo que queremos saber más. Cuando estos temas se comparten con pasión, lenguaje accesible y entusiasmo genuino, dejan de parecer inalcanzables y se convierten en una herramienta de inspiración para aprender, enseñar y mirar el mundo con otros ojos.

 

¿Cuál es el papel de la mujer en la ciencia hoy en día y cómo puede una científica influir en las políticas públicas y en la cultura de su estado por medio del liderazgo y la palabra?

Considero que el papel de la mujer en la ciencia hoy es fundamental, no solo por su aporte al conocimiento, sino por su capacidad de abrir camino, inspirar a otras y transformar la manera en que la ciencia se relaciona con la sociedad. Como científicas, asumimos la misma responsabilidad, compromiso y rigor que cualquier colega, pero muchas veces también llevamos la tarea de demostrar, con nuestro trabajo y nuestra voz, que las niñas y jóvenes pueden llegar tan lejos como deseen.

Creo que una científica puede influir en las políticas públicas y en la cultura de su estado a través del liderazgo y la palabra cuando participa activamente en la formación de nuevas generaciones, en la divulgación de la ciencia y en la construcción de espacios más incluyentes. Hablar desde el conocimiento, con claridad y compromiso, también es una forma de incidir: permite visibilizar problemas, proponer soluciones y fortalecer una cultura científica más justa, crítica y participativa.