John Pople: El hombre que enseñó química a las computadoras

Antes de John Pople, un químico que quería saber cómo se comportaría una molécula realizaba un experimento. Después de él, un químico podía introducir la molécula en una computadora y obtener una respuesta que a menudo era lo suficientemente buena como para ser publicada. Pople pasó cinco décadas convirtiendo la mecánica cuántica de una teoría elegante que podía resolverse exactamente para el átomo de hidrógeno en un programa informático funcional que podía aplicarse a casi cualquier cosa. En 1998, el Comité Nobel le concedió la mitad del premio de Química por un conjunto de trabajos que él insistió, hasta el final, en que eran en realidad matemáticas.

De Somerset a Trinity

Pople nació el 31 de octubre de 1925 en Burnham-on-Sea, Somerset. Asistió a la Bristol Grammar School y en 1943 ganó una beca para el Trinity College de Cambridge, donde obtuvo su licenciatura en 1946. La guerra interrumpió la trayectoria académica fluida: entre 1945 y 1947 trabajó en la Bristol Aeroplane Company. Regresó a Cambridge y completó un doctorado en matemáticas en 1951 bajo la dirección de John Lennard-Jones, escribiendo sobre electrones solitarios, aquellos electrones de valencia que se encuentran sin compartir en un átomo y determinan silenciosamente gran parte de la forma y la reactividad de una molécula.

Su trabajo doctoral también produjo un tratamiento estadístico-mecánico del agua que se mantuvo, según evaluaciones posteriores, como "el estándar durante muchos años". Fue una señal temprana característica: Pople eligió problemas en los que se podía imponer una estructura matemática a la compleja realidad química.

Cambridge, el NPL y el traslado al oeste

A su doctorado le siguió una beca de investigación en Trinity, y desde 1954 dio conferencias en la facultad de matemáticas de Cambridge. En 1958 se trasladó a Londres para dirigir la división de física básica del Laboratorio Nacional de Física. Al año siguiente coescribió con W. G. Schneider y H. J. Bernstein High Resolution Nuclear Magnetic Resonance, un libro de texto que apareció precisamente cuando la resonancia magnética nuclear se estaba convirtiendo en el instrumento que definiría la química estructural moderna.

Luego llegó el punto de inflexión decisivo. Un año sabático entre 1961 y 1962 en la Universidad Carnegie Mellon en Pittsburgh lo persuadió de dónde residía el futuro del trabajo computacional, y en 1964 se mudó allí permanentemente. Permaneció en los Estados Unidos el resto de su vida manteniendo su ciudadanía británica. En 1993 se trasladó nuevamente, a la Universidad del Noroeste, como profesor de química Trustees, un puesto que ocupó hasta su muerte.

Hacer que las moléculas sean computables

En principio, la mecánica cuántica describe cada enlace químico. En la práctica, las ecuaciones se vuelven insolubles en el momento en que una molécula contiene más de un par de electrones. El trabajo de la vida de Pople fue la construcción sistemática de aproximaciones: simplificaciones defendibles y comprobables que hicieron que lo intratable fuera manejable.

Desarrolló el método Pariser-Parr-Pople para sistemas de electrones pi, los electrones deslocalizados que rigen el comportamiento de las moléculas aromáticas y conjugadas. Luego avanzó hacia las tres dimensiones con CNDO en 1965 y las aproximaciones INDO posteriores, cada una de las cuales sacrificaba una cantidad medida de rigor a cambio de una ganancia enorme en lo que realmente se podía calcular.

Su movimiento más consecuente fue hacia los métodos ab initio, cálculos construidos a partir de primeros principios en lugar de ajustados al experimento. Al trabajar con orbitales de tipo Slater y luego Gaussianos, se convirtió en la fuerza impulsora detrás de la suite de programas Gaussian, coescribiendo Gaussian 70, la primera versión. Gaussian hizo algo que ningún artículo por sí solo podía hacer: puso la química cuántica en manos de químicos que no eran teóricos cuánticos. Junto a esto, introdujo el concepto de "química de modelos", la insistencia en que un método computacional se defina con la suficiente precisión como para ser probado sistemáticamente frente a la realidad en lugar de ajustarse caso por caso. Su grupo produjo posteriormente los métodos compuestos Gaussian-1 y Gaussian-2, que unieron varios cálculos para alcanzar precisiones cercanas a la medición experimental.

La ruptura con Gaussian

El software que llevaba su nombre también produjo el episodio más desagradable de su carrera. Pople se apartó de Gaussian en 1991, y como consecuencia destacados científicos, entre ellos el propio Pople, fueron vetados del uso del programa. El asunto generó una controversia considerable dentro de la comunidad de la química cuántica, un campo lo suficientemente pequeño como para que tal cisma se sintiera en todas partes. La respuesta de Pople fue construir un rival: tras su marcha, desarrolló el programa de química computacional Q-Chem.

Honores

Los reconocimientos comenzaron temprano con el premio Mayhew en 1948 y se extendieron a lo largo de su carrera: miembro de la Royal Society en 1961, el premio Irving Langmuir en 1970, la medalla Davy en 1988, el premio Wolf en Química en 1992. En 1998 llegó el Premio Nobel de Química, compartido con Walter Kohn, por los métodos computacionales en química cuántica, un premio inusual en el sentido de que honraba no un descubrimiento sobre la naturaleza, sino una forma de interrogarla. Le siguió la medalla Copley en 2002 y el título de caballero, como Comendador Caballero de la Orden del Imperio Británico, en 2003.

El hombre privado

Pople se casó con Joy Bowers en 1952; ella falleció de cáncer en 2002. Se identificaba como cristiano. También insistió durante toda su vida en que era más un matemático que un químico, una autoevaluación que los químicos teóricos han declinado politecmente aceptar, considerándolo en su lugar como una de las figuras más importantes que ha producido su campo.

Muerte y legado

Murió de cáncer de hígado en Chicago el 15 de marzo de 2004, sobrevivido por su hija Hilary y sus hijos Adrian, Mark y Andrew. En 2009 su familia donó su medalla Nobel a la Universidad Carnegie Mellon, donde se había realizado el trabajo crucial. La Bristol Grammar School nombró una sala de informática y una beca en su honor; el Centro de Supercomputación de Pittsburgh nombró una supercomputadora en su honor, lo cual es, para un hombre que enseñó a las máquinas a hacer química, exactamente el monumento correcto.