John Pople: O homem que ensinou química aos computadores

Antes de John Pople, um químico que quisesse saber como uma molécula se comportaria realizava um experimento. Depois dele, um químico podia digitar a molécula em um computador e obter uma resposta que muitas vezes era boa o suficiente para ser publicada. Pople passou cinco décadas convertendo a mecânica quântica de uma teoria elegante que podia ser resolvida exatamente para o átomo de hidrogênio em um software funcional que podia ser aplicado a quase tudo. Em 1998, o Comitê Nobel concedeu-lhe metade do prêmio de Química — por um conjunto de trabalhos que ele insistiu, até o fim, serem na verdade matemática.

De Somerset a Trinity

Pople nasceu em 31 de outubro de 1925 em Burnham-on-Sea, Somerset. Frequentou a Bristol Grammar School e, em 1943, ganhou uma bolsa de estudos para o Trinity College, em Cambridge, obtendo seu diploma de bacharel (BA) em 1946. A guerra interrompeu a trajetória acadêmica linear: entre 1945 e 1947, trabalhou na Bristol Aeroplane Company. Retornou a Cambridge e concluiu um doutorado em matemática em 1951 sob a orientação de John Lennard-Jones, escrevendo sobre elétrons de pares isolados — aqueles elétrons de valência que permanecem não compartilhados em um átomo e determinam silenciosamente gran parte da forma e da reatividade de uma molécula.

Seu trabalho de doutorado também produziu um tratamento estatístico-mecânico da água que, segundo avaliações posteriores, permaneceu como "o padrão por muitos anos". Foi um sinal precoce característico: Pople escolhia problemas onde uma estrutura matemática podia ser imposta a uma realidade química complexa.

Cambridge, o NPL e a mudança para o oeste

Uma bolsa de pesquisa em Trinity seguiu-se ao seu doutorado e, a partir de 1954, lecionou na faculdade de matemática de Cambridge. Em 1958, mudou-se para Londres para chefiar a divisão de física básica do Laboratório Nacional de Física (NPL). No ano seguinte, co-assinou, junto com W. G. Schneider e H. J. Bernstein, High Resolution Nuclear Magnetic Resonance — um livro didático que surgiu exatamente quando a RMN estava se tornando o instrumento que definiria a química estrutural moderna.

Em seguida veio a ruptura decisiva. Um ano sabático entre 1961 e 1962 na Universidade Carnegie Mellon, em Pittsburgh, convenceu-o de onde residia o futuro do trabalho computacional, e em 1964 mudou-se permanentemente para lá. Permaneceu nos Estados Unidos pelo resto da vida, mantendo sua cidadania britânica. Em 1993, mudou-se novamente, para a Universidade Northwestern, como Professor de Química Trustees, cargo que ocupou até sua morte.

Tornando as moléculas computáveis

A mecânica quântica, em princípio, descreve cada ligação química. Na prática, as equações tornam-se insolúveis no momento em que uma molécula contém mais do que alguns elétrons. O trabalho da vida de Pople foi a construção sistemática de aproximações — simplificações defensáveis e testáveis que tornaram o intratável tratável.

Ele desenvolveu o método Pariser-Parr-Pople para sistemas de elétrons pi, os elétrons deslocalizados que governam o comportamento de moléculas aromáticas e conjugadas. Em seguida, avançou para as três dimensões com o CNDO em 1965 e as aproximações INDO que se seguiram, cada uma trocando uma quantidade medida de rigor por um ganho enorme no que podia ser efetivamente calculado.

Sua mudança mais consequente foi em direção aos métodos ab initio — cálculos construídos a partir de princípios fundamentais em vez de ajustados à experiência. Trabalhando com orbitais do tipo Slater e, em seguida, gaussianos, ele se tornou a força motriz por trás do pacote de programas Gaussian, co-autor do Gaussian 70, o primeiro lançamento. O Gaussian fez algo que nenhum artigo isolado conseguia: colocou a química quântica nas mãos de químicos que não eram teóricos quânticos. Paralelamente, ele introduziu o conceito de "química de modelos" — a insistência de que um método computacional seja definido com precisão suficiente para ser testado sistematicamente contra a realidade, em vez de ajustado caso a caso. Seu grupo produziu posteriormente os métodos compostos Gaussian-1 e Gaussian-2, que uniram vários cálculos para alcançar precisões próximas à medição experimental.

A ruptura com a Gaussian

O software que levava seu nome também produziu o episódio mais desagradável de sua carreira. Pople afastou-se da Gaussian em 1991 e, no rescaldo, cientistas proeminentes — incluindo o próprio Pople — foram banidos de usar o programa. O caso gerou considerável controvérsia dentro da comunidade de química quântica, um campo pequeno o suficiente para que tal cisma fosse sentido em todos os lugares. A resposta de Pople foi construir um rival: após sair, ele desenvolveu o programa de química computacional Q-Chem.

Honrarias

As reconhecimentos começaram cedo com o Prêmio Mayhew em 1948 e estenderam-se por toda a sua carreira: Membro da Royal Society em 1961, o Prêmio Irving Langmuir em 1970, a Medalha Davy em 1988, o Prêmio Wolf de Química em 1992. Em 1998 veio o Prêmio Nobel de Química, compartilhado com Walter Kohn, por métodos computacionais em química quântica — um prêmio incomum por homenagear não uma descoberta sobre a natureza, mas uma forma de interrogá-la. A Medalha Copley seguiu-se em 2002 e o título de cavaleiro, como Comandante Cavaleiro da Ordem do Império Britânico, em 2003.

O homem privado

Pople casou-se com Joy Bowers em 1952; ela faleceu de câncer em 2002. Ele identificava-se como cristão. Também insistiu ao longo de sua vida que era mais um matemático do que um químico — uma autoavaliação que os químicos teóricos educadamente recusaram-se a aceitar, considerando-o, em vez disso, como uma das figuras mais importantes que seu campo já produziu.

Morte e legado

Ele faleceu de câncer no fígado em Chicago em 15 de março de 2004, deixando sua filha Hilary e seus filhos Adrian, Mark e Andrew. Em 2009, sua família doou sua medalha Nobel à Universidade Carnegie Mellon, onde o trabalho crucial havia sido realizado. A Bristol Grammar School batizou uma sala de informática e uma bolsa de estudos com o seu nome; o Centro de Supercomputação de Pittsburgh nomeou um supercomputador em sua homenagem — o que é, para um homem que ensinou as máquinas a fazer química, o monumento perfeitamente adequado.