Número de baile de Fiona Theokritoff

Mendeléyev la desplegó ante nosotros. Su tabla de los elementos,
otro mapa de nuestro mundo. En los carteles es multicolor:
una pista de baile iluminada para los números atómicos,
barajados en una danza lineal de grupos y filas.

Elemento 1 El hidrógeno, arriba a la izquierda, es gaseoso y coqueto:
un electrón de más, listo para emparejarse
con cualquier pareja y bailar el boogie de los electrones.
Desarrollar la química del agua. El agua de la vida.

Elemento 2 Helio se sienta a la derecha, con aquellos
cuyas cáscaras de electrones ya están llenas.
Nada que compartir, excepto una noble sangre fría.
Nunca reacciones, nunca respondas, nunca expliques. Sólo brilla.

El resto chachachá de izquierda a derecha,
de la volatilidad a la estabilidad. Lastrados
por el aumento de masa y número, deben ser
ser empujados, escitados o calentados para emparejarse,

no bailarán un tango con cualquier elemento,
sino encuentran una pareja de baile con la misma chispa.

Fiona Theokritoff
El poema Dance Number,  escrito originalmente en inglés, aparece publicado en Consilience.
Consilience es una revista en línea que explora los espacios de encuentro entre las ciencias y las artes.

Fiona Theokritoff vive en Nottinghamshire (Reino Unido) y trabaja como tutora para una organización educativa comunitaria. Completó su máster en Escritura Creativa en la Universidad de Nottingham Trent en 2019. Su trabajo ha aparecido en Mslexia, The Interpreter’s House, Ink Sweat and Tears: también Under the Radar, Envoi y Raceme. Como mitad de Wine and Words, presenta su obra por todo Nottinghamshire en festivales del libro y otros eventos. Hace mucho tiempo, Fiona se licenció en ecología: en la actualidad escribe poemas sobre ideas científicas.

La simetría prohibida

Cuasicristales, la simetría prohibida de Shechtman

En los cristales los átomos se ordenan según patrones repetidos que forman simetrías. Este orden regular, común en gran cantidad de sustancias, sirvió para que se estableciera una regla básica: “Desde el punto de vista químico, los sólidos se clasificaban en cristalinos y amorfos”. Pero, contra todo pronóstico, el 8 de abril de 1982 el investigador Daniel Shechtman se topó en el microscopio con una estructura imposible, la imagen mostraba una simetría “prohibida” que violaba las leyes de la cristalografía y su primer pensamiento fue que algo así no podía existir.
El primero en cuestionarse el hallazgo fue él mismo, revisó el experimento en innumerables ocasiones y los resultados siempre eran los mismos; un extraño patrón de puntos luminosos con un orden que no figuraba en las Tablas de Cristalografía.
Dos años más tarde, convencido de su descubrimiento, intentó publicarlo en la revista Journal of Applied Physics, pero el artículo fue rechazado. Y a partir entonces comenzó su calvario, ya que gran parte de la comunidad científica no solo lo cuestionaba, sino que se burlaba de él y le hacía el vacío. El jefe de su grupo de investigación le dio un libro de cristalografía básica, sugiriéndole que le echara un vistazo. La situación llegó a ser tan tensa que le invitó a abandonar el grupo.
Shechtman no desistió, pidió a algunos colegas que comprobaran sus datos y junto a Ilan Blech, John Cahn y el cristalógrafo francés Denis Gratias intentaron interpretar los resultados, repitieron el experimento, vieron que era fiable y, en 1984, publicaron en conjunto el artículo «Metallic Phase with Long-Range Orientational Order and No Translational Symmetry» (Fase metálica con orden orientacional de largo alcance y sin simetría traslacional) que cayó como una bomba, porque cuestionaba un dogma aparentemente irrefutable de la química, que todos los cristales consisten en la repetición periódica de patrones.
Lo que Shechtman descubrió bajo el microscopio fue una nueva e inesperada forma de organización de la materia sólida, se encontró con un cristal en el que las estructuras atómicas formaban un patrón regular que nunca se repetía a sí mismo. El material no era amorfo porque tenía una estructura simétrica, pero tampoco cristalino porque no se mantenía la simetría de traslación, y lo denominó cuasicristal.
El problema era que desde el punto de vista químico, los sólidos se clasificaban en cristalinos y amorfos y el que Shechtman describía no sólo era  inexistente, sino que contradecía uno de los principios clásicos de la cristalografía, creando una nueva clase en medio de las dos grandes categorías de la materia sólida: el cristal, con sus átomos dispuestos en orden, y la materia amorfa, totalmente desordenada.
Las críticas fueron feroces y uno de sus mayores detractores fue Linus Pauling, dos veces ganador del Premio Nobel, que le descalificó diciendo «Danny Shechtman solo dice sandeces, no hay cuasicristales, solo cuasicientíficos». Su autoridad fue un lastre para la aceptación de su descubrimiento.
Afortunadamente, tras la publicación del artículo, se abrió una brecha y otros investigadores, al revisar sus trabajos, encontraron entre sus datos imágenes con patrones similares, pero o nadie había caído en la cuenta o sencillamente atrapados en las convenciones no se atrevieron a cuestionar el conocimiento establecido.
Posteriormente, comenzaron a analizarse las propiedades especiales de estos materiales para determinar su potencial tecnológico y cientos de cuasicristales han sido sintetizados en laboratorios de todo el mundo.
Tras mucha controversia, los cristalógrafos aceptaron la existencia de un nuevo tipo de organización de la materia: los cuasicristales. En 1992, Shechtman obtuvo su primer triunfo, cuando la Unión Internacional de Cristalografía modificó la definición de lo que era un cristal. Anteriormente se había definido como «una sustancia en la que los átomos constituyentes, moléculas o iones se empaquetan en una forma ordenada, repitiendo una estructura tridimensional». La nueva definición se convirtió en «cualquier sólido que tiene un diagrama de difracción esencialmente discreto», lo que permite incluir futuros descubrimientos de otros tipos de cristales.
El descubrimiento  ya se había asentado en la comunidad científica, pero los cuasicristales solo se habían observado en materiales artificiales y algunos investigadores se preguntaban si existirían en la naturaleza. Un grupo de investigación de la Universidad de Florencia inició una búsqueda de minerales cuasicristalinos y, finalmente, lo encontraron, pero no en una roca terrestre sino en un meteorito encontrado en 1979 en la Península de Kamchatka (Rusia). Lo bautizaron con el nombre de icosaedrita por su estructura icosaédrica. Actualmente, el estudio de los cuasicristales extraterrestres está despertando un gran interés en la comunidad científica por la información que puede aportar sobre el sistema solar.
La hipótesis era que estas estructuras eran de origen extraterrestre, ya que para su formación requerían ambientes extremos, que rara vez existen en nuestro planeta. Pero ¿en una explosión nuclear? El 16 de julio de 1945, se llevó a cabo en Alamogordo (Nuevo Mexico), la prueba Trinity y esta detonación nuclear creó un material completamente nuevo, similar al vidrio llamado trinitita, el cuasicristal icosaédrico Si61Cu30Ca7Fe2.
En su artículo “Síntesis accidental de un cuasicristal desconocido hasta entonces en la primera prueba de una bomba atómica” el equipo de investigación destaca que «se trata del cuasicristal antropogénico existente más antiguo que se conoce actualmente, con la particularidad de que el momento preciso de su creación está grabado de forma indeleble en la historia».
A Shechtman tardaron casi 30 años en reconocerle el hallazgo pero, finalmente, en 2011, recibió el Nobel de química por el descubrimiento de los cuasicristales, que la Academia Sueca definió como «los mosaicos fascinantes del mundo árabe que se reproducen en el nivel atómico». Su caso es uno más en la historia de la ciencia, que muestra cómo ideas consideradas «verdades» establecidas pueden ser un obstáculo para cualquier descubrimiento.
Las simetrías y tesalaciones siempre me han apasionado y, cuando conocí la historia de Shechtman y los cuasicristales, escribí este poema.

En el límite del cristal, en el límite del ars magna

A Daniel Shechtman

En el cauce del río Khatyrka
cubierta por el musgo
yace dormida la piedra de la locura,
los salmones en el desove la rozan con sus lomos.
Como un verso,
al borde del ars magna,
la simetría prohibida
se unge con esferas diminutas
suspendidas entre el cristal y el no cristal,
–el cuasicristal–
en un reino mineral anfibio
donde descansan los sólidos que se creían imposibles.

Esta entrada es mi aportación al tema Obstáculos de #polivulgadores de @hypatiacafe.

Poema a Alan Turing

Las rayas del tigre, de la cebra o del pez ángel, las manchas del guepardo o la jirafa… El capricho de los estampados nos fascina, pero ¿cómo se forman los patrones espaciales en la piel de algunos animales? ¿Qué fórmulas subyacen bajo la azarosa belleza de los pigmentos?
La generación de todos estos patrones cromáticos caprichosos ¿son fenómenos emergentes sensibles a las condiciones iniciales? ¿interactúan las células pigmentarias sin un control centralizado coordinado, autoorganizándose para crear estas maravillas estéticas?

A veces el álgebra fascina al ADN.

A Alan Mathison Turing

La tristeza,
singular como las rayas de la cebra,
arruga las fronteras en los mapas.
Embelesa la pupila,
la amolda a la curva suave de las dunas.
Arrastra hasta el pelaje
el trazado sinuoso de los deltas,
la línea de la costa.
El oro de los tigres,
la plata de los gatos,
el azabache del pez ángel
fluye en ecuaciones,
sedimenta en los genes,
se dispersa en desiertos felinos.
Todos los pigmentos de trazos singulares
en pieles del paisaje,
en paisajes de piel.
Tigres imitando los surcos de la arena,
archipiélagos copiando las escamas,
jirafas cartógrafas con mapas de las Cícladas,
Polinesia emergiendo en el lomo del guepardo.
A veces el álgebra fascina al ADN.

El matemático Alan Turing, conocido sobre todo por sus contribuciones a la ciencia de la computación y la inteligencia artificial, dedicó los últimos años de su vida a investigar la interacción entre la naturaleza y las matemáticas, buscando una teoría que explicara cómo los organismos adquieren sus formas complejas. Los resultados aparecen en el artículo «The Chemical Basis of Morphogenesis» (Las bases químicas de la morfogénesis) en el que proponía un modelo matemático para explicar cómo se forman los patrones en los organismos biológicos.
Este trabajo pionero fue el inicio de toda una línea de investigación que busca entender cómo funcionan los mecanismos de la naturaleza encontrando ecuaciones que los describan. No sólo revolucionó la comprensión en biología, sino que el modelo ha sido el germen para ayudar a descifrar la formación de patrones en sistemas vivos o en sistemas inertes, tan variados como las dunas de arena, los círculos de hadas.
El enfoque de Turing fue osado y durante décadas su estudio fue olvidado y pasó bastante desapercibido. Actualmente, desde un abordaje transversal e interdisciplinar, que involucra biología, química, física y matemáticas, la ciencia ha ampliado el marco abstracto de su teoría y el legado se ramifica con aplicaciones en infinidad de sistemas.

Morfogénesis

Al final de su vida Turing inició una nueva línea de estudio, todavía más rompedora que la de la computación , sintetizando las matemáticas con la biología. El científico buscó explicar cómo aparecen estructuras y formas de manera espontánea en distintos sistemas físicos, químicos y biológicos, centrándose en cuestiones como la formación de patrones en la piel de los vertebrados, por ejemplo las rayas de las cebras o las manchas de los tigres, introduciendo ecuaciones diferenciales de reacción-difusión.
Con este modelo matemático describía su formación a partir de una sustancia imaginada a la que denominaba morfógeno, aunque este tipo de sustancias no serían descubiertas en laboratorio hasta la década de los 60.
En la introducción al trabajo, Turing describía su propósito en pocas líneas: «En esta sección se describe un modelo matemático del embrión en crecimiento. Este modelo será una simplificación y una idealización, y por consiguiente una falsificación. Cabe esperar que las propiedades en las que se centra la discusión sean las más importantes en el estado actual del conocimiento».
La morfogénesis es, en cierta forma, el principio que activa los mecanismos celulares y biológicos que dan forma a un organismo y, en este trabajo, Turing mostraba que la vida también puede ser expresada en términos de un código, algo que se vería un año más tarde con el descubrimiento de la molécula de ADN, pero cuando él lo planteó todavía no se sabía que las células contenían información hereditaria en sus núcleos.
En 2013 un equipo de investigadores encontró la primera prueba experimental que validaba la teoría de Turing en estructuras similares a células «Testing Turing’s theory of morphogenesis in chemical cells». Los resultados de este estudio refuerzan el carácter de genio visionario de Turing, y llevan sus investigaciones a campos interdisciplinares, que van más allá de la computación.
Aunque todavía no se conocen con detalle todos los mecanismos genéticos implicados en estos procesos, hoy se sabe que la morfogénesis no es solo responsable de la formación de patrones en la pigmentación de los seres vivos, también es responsable de la asimetría izquierda-derecha en los vertebrados, el desarrollo de las extremidades, la ramificación de los pulmones o del sistema circulatorio, entre otros.
Esta entrada es mi aportación al tema Complejidades de #polivulgadores de @hypatiacafe.

Más información:
1. La influencia de Turing en la biología. David Jou
2. Nueva teoría profundiza sobre la creación de patrones de Turing en biología
3. Bridging ecology and physics: Australian fairy circles regenerate following model assumptions on ecohydrological feedbacks
4. Plant water stress, not termite herbivory, causes Namibia’s fairy circles

Casiopea A en punto de cruz

Casiopea A en punto de cruz

A Cecilia Payne

Estallando en el océano cósmico,
crestas de gas resplandeciente rompen
en los acantilados estelares.
A la deriva, entre la espuma,
un cadáver etéreo flota en la constelación de Casiopea,
amortajado de filamentos brillantes.
Aquí abajo, en la Tierra,
los espectros se ovillan en madejas de colores
y Cecilia, puntada a puntada,
va bordando la muerte de una supernova,
que dispersa sus restos en la orilla del abismo.
A unos 11.000 años luz,
Casiopea A despliega sus alas como una mariposa,
y las escamas acaban zurcidas en la tela;
hebras rojas, amarillas, verdes, púrpura o azules;
a punto de cruz,
Cecilia pinta el cataclismo del astro lepidóptero.
¿De qué están hechas las Estrellas?
Tiempo atrás, comenzó a devanar los hilos
y a formar los ovillos
cuando descubrió la composición química del cosmos,
tejiendo las líneas de absorción de los espectros estelares con una ecuación.
Ni nuestro sol, ni ningún sol eran cuerpos rocosos,
hidrógeno y helio fueron los gases que mecieron la cuna
y, azarosamente, el universo comenzó a balancearse.

Elena Soto

Cassiopeia A cross stitch

To Cecilia Payne

Starbursting into the cosmic ocean,
crests of glowing gas break off
on the stellar cliffs.
Drifting among the foam,
an ethereal corpse floats in the constellation of Cassiopeia,
shrouded in glowing filaments.
Down here, on Earth,
the spectres are tangled up in skeins of colors
and Cecilia, stitch by stitch,
embroiders the death of a supernova,
which scatters its remains on the edge of the abyss.
Some 11,000 light years away,
Cassiopeia A spreads its wings like a butterfly,
and the scales end up darned into the fabric;
red, yellow, green, purple or blue strands;
in cross stitch,
Cecilia paints the cataclysm of the lepidopterous star.
What are the stars made of?
Some time ago, she began to rewind the threads
and forming the balls
when she discovered the chemical composition of the cosmos,
weaving the absorption lines of stellar spectra with an equation.
Neither our sun nor any sun was a rocky body,
hydrogen and helium were the gases that rocked the cradle.
and, randomly, the universe began to sway.

Elena Soto

Casiopea A (Cas A, SNR G111.7-02.1, 3C 461 y AJG 109) es un remanente de supernova, ubicado en la constelación de Cassiopeia a unos 11 000 años luz de la Tierra y se le considera la fuente de radio más brillante fuera del sistema solar. Un remanente de supernova son los restos de gases y polvo cósmico que quedan después que una estrella haya explotado.
En 1975, la revista Scientific American publicó en su portada una fotografía de la supernova Casiopea A, realizada con rayos X por investigadores del MIT de Massachussets y Cecilia Payne, que ya estaba jubilada, bordó en punto de cruz este evento astronómico que tuvo lugar a miles de años luz de distancia. Tres años más tarde, en 1979, falleció. En la actualidad, el legado de Payne se guarda en el Archivo de la Universidad de Cambridge.

La composición de las estrellas

Cecilia Payne-Gaposchkin descubrió que el hidrógeno y el helio son los elementos más abundantes de las estrellas y el universo, un resultado que no fue bien aceptado.
Hubo un tiempo en el que se creía que las estrellas estaban fijas en una esfera celestial que giraba a diario alrededor de la Tierra, esta visión de nuestro planeta como centro del universo nos indujo también a pensar que las estrellas estaban hechas a su imagen y semejanza. Hasta bien entrado el siglo XX se pensaba que el sol era un astro rocoso cuyo componente primordial era el hierro, un error estelar que se puso por primera vez en cuestión en 1925, cuando Cecilia Payne-Gaposchkin (1900-1979) publicó la tesis titulada “Atmósferas estelares, una contribución al estudio de observación de altas temperaturas en las capas de inversión de las estrellas“ Stellar Atmospheres: a contribution to the observational study of high temperature in the reversing layes of the stars, calificada por astrónomos como Otto Struve y Velta Zeberg como “la mejor tesis de astronomía de la historia”.
Payne concluyó que el hidrógeno, seguido del helio, eran los componentes más abundantes en la constitución de las estrellas, determinó las temperaturas estelares, las concentraciones químicas y explicó que el aparentemente inagotable suministro de energía del Sol se debía a la fusión nuclear. Pero estos resultados eran demasiado revolucionarios para la época y no fueron bien aceptados por la comunidad científica.
El decano de los astrónomos norteamericanos, Henry Norris Russell, que había sido premiado por sus trabajos sobre la radiación estelar, se opuso radicalmente a esta idea, -él defendía la idea de que la composición de las estrellas era parecida a la de la Tierra- y sugirió a Payne que no pusiera aquellas conclusiones en su tesis porque lo que decía era imposible.
Solo la convenció solo a medias, ya que añadió al final que era muy probable que su teoría fuera errónea, pero en el trabajo expuso sus argumentos con todo lujo de detalles. El tiempo le acabaría dando la razón unos años más tarde, cuando a la luz de nuevos experimentos, se vio que era correcta. Russell no solo cambió de idea, sino que incluso publicó artículos en los que defendía el descubrimiento de Payne.
Para su tesis doctoral, utilizó la ecuación de la ionización del astrofísico hindú Meghnad Saha, que permitía describir las condiciones químicas y físicas en las estrellas, Payne relacionó el espectro de las estrellas con su temperatura absoluta, concluyendo que su componente principal era el hidrógeno.
Nacida en Wendower, Inglaterra, había estudiado botánica, física y química en la Universidad de Cambridge, pero no le dieron el título, porque en aquella época no lo concedían a las mujeres, aunque superasen todos sus estudios. Una conferencia en el Trinity College del profesor Eddington, en la que explicaba los resultados de una expedición que había realizado a Brasil para observar un eclipse solar, le abrió los ojos a la astronomía. Como en Inglaterra no podía graduarse, decidió trasladarse a los EE UU y, a través de un programa que buscaba acercar a las mujeres a la ciencia, consiguió una beca para estudiar en el Harvard College Observatory.
En 1934 contrajo matrimonio con el astrónomo ruso Sergei Gaposchkin, pero no adoptó el apellido de su marido como era habitual en los Estados Unidos, sino que lo añadió al suyo con un guión, firmando sus trabajos como Payne-Gaposchkin. Juntos publicaron varios trabajos y libros pero se consideraba ayudante de su mujer, y decía «Cecilia es una científica más grande que yo».
No lo tuvo fácil y pese a sus logros, no se hizo nada para promocionar su carrera, siguió trabajando en la Harvard University con una carga docente tan grande que estuvo a punto de acabar con su investigación. Hasta 1938, cuando por fin consiguió el título de “astrónoma”, no tuvo puesto oficial y cobraba un bajo salario. En 1943 fue elegida miembro del American Academy of Arts and Sciences y en 1956 pasó a ser la primera mujer profesora asociada en Harvard. Posteriormente también se convertiría en la primera directora de departamento de dicha universidad. Se retiró en la enseñanza en 1966 y posteriormente se fue a trabajar al Smithsonian Astrophysical Observatory.
Entre sus principales contribuciones a la astronomía destacan el descubrimiento de la composición química de estrellas, en concreto que el hidrógeno y el helio son los elementos más abundantes de estrellas y del universo. Sobre los espectros, determinó temperaturas estelares y abundancias químicas usando la ecuación térmica de ionización de Saha. Su trabajo fue de importancia fundamental en el desarrollo del campo de las atmósferas estelares. Descubrió que todas las estrellas tienen abundancias químicas relativas muy similares, estando compuestas en un 99% por hidrógeno y helio. Realizó estudios y análisis detallados de los espectros estelares. Junto con su esposo S. I. Gaposchkin, observó y analizó las estrellas variables poniendo la base de su uso como indicadores de la estructura. También hizo importantes estudios de los espectros de novas galácticas.

Más información sobre Cecilia Payne.
Mujeres con ciencia. Cecilia Payne-Gaposchkin: “La astrónoma que descubrió la composición de las estrellas”
Retrato alfabético. La astrónoma Cecilia Payne-Gaposchkin (1900-1979) en Cuaderno de cultura científica.
Cecilia Payne-Gaposchkin : an autobiography and other recollections
Themarginalian / Stitching a Supernova: A Needlepoint Celebration of Science by Pioneering Astronomer Cecilia Payne
«Cecilia Payne-Gaposchkin: https://legacy.adsabs.harvard.edu/full/1925PhDT………1P/0000001,006.htmlStellar Atmospheres». Harvard

Un universo de átomos, un átomo en el universo, de Richard Feynman

Un universo de átomos, un átomo en el universo

Me detengo en la orilla del mar, solo, y comienzo a pensar.
Ahí están las olas embravecidas
montañas de moléculas
cada una ocupándose estúpidamente solo de sus propios asuntos
trillones de fragmentos
formando al unísono un oleaje blanco.

Durante eras y eras
antes de que los ojos las pudieran ver
año tras año
batiendo atronadoramente la orilla como ahora.
¿Para quién? ¿Para qué?
En un planeta muerto
sin vida a la que entretener.

Nunca en reposo
azotadas por la energía
derrochada prodigiosamente por el sol
y vertida en el espacio
Una gota hace rugir el mar.

En la profundidad del océano
todas las moléculas repiten los patrones
hasta que se forman otras nuevas más complejas.
Creando otras a su semejanza
y comienza una nueva danza.

Crecen en tamaño y complejidad
seres vivos
masas de átomos
ADN, proteínas
danzando en un patrón cada vez más intrincado.

Fuera de la cuna
en tierra firme
aquí están de pie:
átomos con conciencia;
materia con curiosidad.

Detenidos frente al mar,
se maravillan ante el asombro: Yo
un universo de átomos
un átomo en el universo.
Richard Feynman, poema incluido en The Value of Science (1955)

A Universe of Atoms, An Atom In The Universe

I stand at the seashore, alone, and start to think.
There are the rushing waves
mountains of molecules
each stupidly minding its own business
trillions apart
yet forming white surf in unison.

Ages on ages
before any eyes could see
year after year
thunderously pounding the shore as now.
For whom, for what?
On a dead planet
with no life to entertain.

Never at rest
tortured by energy
wasted prodigiously by the sun
poured into space
A mite makes the sea roar.

Deep in the sea
all molecules repeat
the patterns of one another
till complex new ones are formed.
They make others like themselves
and a new dance starts.

Growing in size and complexity
living things
masses of atoms
DNA, protein
dancing a pattern ever more intricate.

Out of the cradle
onto dry land
here it is
standing:
atoms with consciousness;
matter with curiosity.

Stands at the sea,
wonders at wondering: I
a universe of atoms
an atom in the universe.

En 1952, un estudiante llamado Stanley Miller propuso a Harold Urey, su entonces director en la universidad de Chicago, la realización de un experimento que intentara simular las condiciones químicas y ambientales de la Tierra primitiva, para ver si estas podían dar lugar a moléculas orgánicas. Cuando analizaron los residuos producidos, detectaron un total de cinco aminoácidos. Posteriores exámenes permitieron identificar hasta 11 aminoácidos, todos importantes para la vida. Este poema, fue escrito por el físico estadounidense Richard Feynman, en 1955, después de la realización del experimento Miller-Urey.

El universo en un vaso de vino

Un poeta dijo una vez: «Todo el universo está en un vaso de vino». Probablemente nunca sabremos en qué sentido lo dijo, porque los poetas no escriben para que se les entienda. Pero lo cierto es que si miramos un vaso de vino con suficiente atención veremos el universo entero. Hay cosas de la física: el líquido que se agita y se evapora según el viento y el tiempo, los reflejos en el cristal, y nuestra imaginación añade los átomos. El cristal es una destilación de las rocas de la Tierra, y en su composición vemos los secretos de la edad del universo y la evolución de las estrellas. ¿Qué extraño conjunto de sustancias químicas hay en el vino? ¿Cómo se formaron? Están los fermentos, las enzimas, los sustratos y los productos. En el vino se encuentra la gran generalización: toda la vida es fermentación. Nadie puede descubrir la química del vino sin descubrir, como hizo Louis Pasteur, la causa de muchas enfermedades. ¡Qué brillante es el vino clarete, imprimiendo su presencia en la conciencia que lo observa! Si nuestras pequeñas mentes, por comodidad, dividen este vaso de vino, este universo, en partes -física, biología, geología, astronomía, psicología….-, ¡recuerden que la naturaleza no lo conoce! Unamos todo de nuevo, sin olvidar cuál es su propósito. Que nos proporcione un último placer: ¡beberlo y olvidarlo todo!

Richard  Feynman, The Relation of Physics to Other Sciences

The Universe in a Glass of Wine

A poet once said, “The whole universe is in a glass of wine.” We will probably never know in what sense he meant that, for poets do not write to be understood. But it is true that if we look at a glass of wine closely enough we see the entire universe. There are the things of physics: the twisting liquid which evaporates depending on the wind and weather, the reflections in the glass, and our imagination adds the atoms. The glass is a distillation of the earth’s rocks, and in its composition we see the secrets of the universe’s age, and the evolution of stars. What strange array of chemicals are in the wine? How did they come to be? There are the ferments, the enzymes, the substrates, and the products. There in wine is found the great generalization: all life is fermentation. Nobody can discover the chemistry of wine without discovering, as did Louis Pasteur, the cause of much disease. How vivid is the claret, pressing its existence into the consciousness that watches it! If our small minds, for some convenience, divide this glass of wine, this universe, into parts—physics, biology, geology, astronomy, psychology, and so on—remember that nature does not know it! So let us put it all back together, not forgetting ultimately what it is for. Let it give us one more final pleasure: drink it and forget it all!
Richard  Feynman, The Relation of Physics to Other Sciences

Evolución de Roald Hoffmann

Evolución

Había escrito tres páginas
sobre lo buenos que son los insectos como químicos, citando
el atrayente sexual del gusano de seda,
y el escarabajo bombardero, rociando
peróxido de hidrógeno caliente cuando se ve amenazado.
Y estaba en mitad
de la historia del escarabajo del pino occidental,
que tiene una feromona de agregación
que llama a todos (los de su especie).
La feromona tiene tres componentes:
uno del macho, la frontalina,
otro, la exo-brevicina que emite la hembra
y un tercero abundante (ingenioso)
el mirceno con olor a brea
que imita al del pino anfitrión.
Había escrito esto la noche anterior,
dividido en renglones cortos.
Cuando me levanté el domingo y me senté a trabajar
tranquilamente, con una segunda taza de café,
el sol daba en mi escritorio.
Tenía unas flores que había recogido en la colina
en un jarrón: lupino plateado, amapolas de California,
y algunas hierbas de las que crecen por aquí.
En los tallos de la hierba las brácteas
estaban a unos pocos centímetros de distancia.
Eran cáscaras beige, finamente forradas,
su línea fijada por una espiga oscura,
más parecida a un flagelo rígido que a una espina.
Había un indicio de algo plumoso en su interior
El calor del sol había reventado algunas de las vainas
que cayeron sobre el borrador
(las palabras se perdieron en el sol) caídas
por casualidad junto a las sombras de las semillas que aún colgaban
la semilla de hierba
como saltamontes aletargados,
las patas de las espiguillas ahora dobladas
proyectaban segundas sombras todavía más finas.
Entonces te vi caminando por la colina.

Roald Hoffmann nació en 1937 en Złoczów, Polonia. Químico teórico, profesor universitario, poeta y Premio Nobel de Química en 1981.

Evolution

I had written three pages
on how insects are such good chemists, citing
the silkworm sex attractant,
and the bombardier beetle, spraying out
hot hydrogen peroxide when threatened.
And I was in the middle
of telling the story of the western pine beetle,
which has an aggregation pheromone
calling all comers (of that species).
The pheromone has three components:
one from the male, frontalin,
exo-brevicomin wafted by the female
and (ingenious) abundant
pitch-smelling myrcene
from the host pine.
I had written this the night before,
broken it down into short lines.
When I woke up Sunday and sat down to work,
quietly, with a second cup of coffee,
the sun was on my desk.
I had some flowers I had picked on the hill
in a vase: bush lupine, California poppies,
and some of the grass that grows here.
On the grass stalks the bracts
were a few centimeters apart.
They were beige, finely lined husks,
their line set by a dark spikelet,
more like a stiffened flagellum than a thorn.
A hint of something feathered inside.
The sun’s warmth had burst some of the pods,
which had fallen on the draft
(the words were lost in the sun), fallen
by chance next to the shadows of seed still hanging, and,
the grass seed
like dormant grasshoppers,
legs of now bent spikelets
cast second, finer shadows.
Then I saw you walking on the hill.

Roald Hoffmann Evolution

Otros poemas y poemarios de Roald Hoffmann

La tabla periódica de David Jou

Miradlos: a la derecha, los gases nobles -en rojo, como los domingos, como los días de descanso, porque rehúsan combinarse y son tranquilos y ociosos-;

arriba de todo, como dos torres aisladas, el hidrógeno y el helio, los grandes dominadores del contenido del Universo -quizás fuera más lógico ponerlos como raíces que como cúpulas, puesto que son: origen, cimiento, raíz celeste-;

debajo de ellos, seis pisos más y, como dos sótanos, los lantánidos y los actínidos;

en el sexto piso, las oficinas de la vida -el carbono, el nitrógeno y el oxígeno, tan fecundos: bosques y atmósferas, energías enterradas-;

en el quinto -seguimos bajando- toda la arena de las playas y los desiertos -el silicio- y la sal de todos los mares -el cloro, el sodio y el magnesio-;

en el cuarto piso, el calcio y el potasio -que con el sodio del quinto fluyen en los nervios como los sueños- y también, como una puerta infranqueable, el hierro.

A partir de él, todo se ha formado con violencia, en grandes explosiones de supernovas: el cobre del cuarto piso, la plata del tercero y, en el segundo, el oro y el mercurio -fascinantes- y el plomo y el bario, tan densos.

En el primer piso, la brasa todavía quema: el radio -y el uranio en su sótano-, radiactivos, como sí quisieran recordarnos el tumulto atronador de su origen.

En el último sótano predomina el artificio: los átomos son muy breves, un juego de ingenio que dura el tiempo de ganar un nombre y que se deshace -ya no hacen ninguna falta: son una fatiga que el mundo no sabe muy bien como soportar.

Miradlos: aquí, los ladrillos del mundo, puestos en fila en pisos, en estantes, repitiendo regularmente propiedades, delatando una estructura más profunda,
ya no son materia eterna e inmutable, sino historia en las estrellas, rastros de tanteos, edificios de niveles y subniveles, nubes de incertidumbres, flores combinatorias.
Venimos de más allá de estas piezas, vamos no sabemos dónde, pero qué gozo, haber podido comprender detrás de ellas la belleza de una lógica del mundo!

David Jou de su poemario Las escrituras del universo escrito en catalán.

La taula periòdica

Mireu-los: a la dreta, els gasos nobles -en vermell, com els diumenges, com els dies de descans, perquè refusen combinar-se i són tranquils i desvagats-;
dalt de tot, com dues torres isolades, l’hidrogen i l’heli, els grans dominadors del contingut de l’Univers -potser fóra més lògic posar-los com a arrels que com a cùpules, ja que són això: origen, fonament, arrel celest-;
sota d’ells, sis pisos més i, com dos sòtans, els lantànids i els actínids;
al sisè pis, les oficines de la vida -el carboni, el nitrogen i l’oxigen, tan fecunds: boscos i atmosferes, energies enterrades-;
al cinquè -seguim baixant- tota la sorra de les platges i els deserts -el silici- i la sal de tots els mars -el clor, el sodi i el magnesi-;
al quart pis, el calci i el potassi -que amb el sodi del cinquè flueixen en els nervis com els somnis- i també, com una porta infranquejable, el ferro.
A partir d’ell, tot s’ha format amb violència, en grans explosions de supernoves: el coure del quart pis, la plata del tercer i, en el segon, l’or i el mercuri -fascinants- i el plom i el bari, tan densos.
Al primer pis, la brasa encara crema: el radi -i l’urani en el seu sòtan-, radioactius, com si volguessin recordar-nos el tumult eixordador del seu origen.
Al darrer sòtan predomina l’artifici: els àtoms són molt breus, un joc d’enginy que dura el temps de guanyar un nom i que es desfà -ja no fan cap falta: són una fatiga que el món no sap ben bé com suportar.
Mireu-los: aquí, els maons del món, arrenglerats en pisos, en prestatges, repetint regularment propietats, delatant una estructura més profunda, ja no pas matèria eterna i immutable, sinó història en els estels, rastres de tempteigs, edificis de nivells i subnivells, núvols d’incerteses, flors combinatòries.
Venim de més enllà d’aquestes peces, anem no sabem on, però quin goig, haver pogut comprendre rere d’elles la bellesa d’una lògica del món!
David Jou Les Escriptures de l’univers: The scriptures of the universe

 

The Periodic Table

Look at them: at the right, the noble gases – in red, like Sundays, like
holidays, because they refuse to combine and they are calm and idle–;

at the very top, like two isolated towers, hydrogen and helium, the two dominators
of the content of the Universe – maybe it would be more logical to put them as roots than as cupolas since that is what they are: origin, foundation, celestial roots–;

under them, beneath six more floors, the lanthanides and the actinides are like two basements;

on the sixth floor, the offices of life – carbon, nitrogen and oxygen, so
bountiful: woods and atmospheres, buried energy–;

on the fifth – as we continue down– under the sand of the beaches and deserts – silicon– and the salt of all seas -chlorine, sodium and magnesium–;

on the fourth floor, calcium and potassium – that with the sodium on the fifth, flow in every nerve like dreams– and also, as insurmountable as a door, iron.

Starting there, everything began to take shape violently, with great explosions of
supernovas: the copper from the fourth floor, the silver from the third and, on the second, gold and mercury – so fascinating– and lead and barium, so dense.

On the first floor, the embers still burn: radium -and uranium in its basement-,
radioactive, as if they wanted to remind us of the deafening tumult of their origin.

In the next to last basement artifice dominates: the atoms are brief, with a beguiling ingenuity that lasts just long enough to get a name and then to disintegrate – since they are no longer necessary: they are a burden the world does not really know how to handle–.

Look at them: here, these building blocks of the world, aligned in floors, shelves,
regularly repeating properties, insinuating a deeper structure,
no longer eternal and immutable material, but history in the stars, traces of
temptations, buildings with levels and sub-levels, clouds of uncertainties,
combinatorial flowers.
We come from beyond these pieces, where we are going we do not know, but what joy
that through them we have been able to understand the beauty of a logic to the world!
Traducción Elisenda Vila

Sistema periódico de Primo Levi

Una visión del mundo a través de la tabla periódica

21 capítulos, cada uno dedicado a un elemento químico (Argón, Hidrógeno, Zinc, Hierro, Potasio, Níquel, Plomo, Mercurio, Fósforo, Oro, Cerio, Cromo, Azufre, Titanio, Arsénico, Nitrógeno, Estaño, Uranio, Plata, Vanadio y Carbono) le sirven a Levi como metáforas para contar historias, asociando las características de cada uno de ellos con diferentes aspectos de la vida y de las relaciones humanas. Una perfecta síntesis de química y literatura.

Fragmentos de Argón, Hierro y carbono.

Capítulo 1 Argón
«En el aire que respiramos existen los llamados gases inertes. Llevan extraños nombres griegos, de raíz culta, que significan ‘el Nuevo’, ‘el Oculto’, ‘el Inactivo’, ‘el Extranjero’. Tan inertes son, efectivamente, y tan pagados están de sí mismos que no interfieren en reacción química alguna ni se combinan con ningún otro elemento, y precisamente por eso han pasado inadvertidos durante siglos. Hay que llegar a 1962 para que, tras largos e ingeniosos esfuerzos, un químico de buena voluntad lograse obligar al Extranjero (el xenón) a combinarse fugazmente con el avidísimo y no menos vivaz flúor, y la hazaña se consideró tan extraordinaria que le valió el Premio Nobel. También se llaman gases nobles, aunque aquí se podría discutir si todos los nobles realmente son inertes y si todos los inertes son nobles; se les llama también, por último, gases raros, a despecho de que uno de ellos, el Inactivo, esté presente en el aire en la respetable proporción de un uno por ciento, lo cual quiere decir que es veinte o treinta veces más abundante que el anhídrido carbónico, sin el cual no existirían rastros de vida sobre nuestro planeta».

Capítulo 4 Hierro
«Por fuera de las paredes del Instituto Químico era de noche, la noche de Europa. Chamberlain había vuelto engañado de Múnich, Hitler había entrado en Praga sin disparar un tiro, Franco había tomado Barcelona y se asentaba en Madrid. La Italia fascista, pirata menor, había ocupado Albania, y la premonición de la catástrofe inminente se condensaba como una rociada viscosa en las casas y por la calle, en las conversaciones cautelosas y en las conciencias adormecidas».

Capítulo 21 Carbono
«Ocurre, pues, que cada elemento le dice algo a cada uno (a cada cual una cosa diferente), igual que pasa con los valles o las playas visitados durante la juventud. Y sin embargo, tal vez convenga hacer una excepción con el carbono, porque a todos se lo dice todo. Quiere decirse que no es específico, de la misma manera que Adán no es específico como antepasado, a no ser que aparezca hoy (¿y por qué no?) el químico-estilista que haya dedicado su vida entera al grafito o al diamante. Y sin embargo, precisamente con el carbono tengo una vieja deuda, contraída en días decisivos para mí. Al carbono, elemento de la vida, se refería mi primer sueño literario, insistentemente soñado en un momento y un lugar en los cuales nadie hubiera dado mucho por mi vida. Mire usted por dónde, quiero contar la historia de un átomo de carbono.
¿Es lícito hablar de «un cierto» átomo de carbono? El químico podría ponerlo un poco en duda, porque hasta nuestros días (1970) no se conocen técnicas que permitan ver, y por lo tanto aislar, a un átomo solo. Para el narrador, en cambio, no existe la menor duda, y por eso se dispone a narrar.
Nuestro personaje, como es sabido, yace desde hace cientos de millones de años ligado a tres átomos de oxígeno y a uno de calcio, bajo forma de roca calcárea. Trae ya a las espaldas una larguísima historia cósmica, pero vamos a pasarla por alto. Para él el tiempo no existe, o existe sólo bajo el aspecto de perezosas variaciones de temperatura, a tenor de los días y de las estaciones, si afortunadamente para este cuento su yacimiento no está demasiado lejos de la superficie del suelo. Su existencia, en cuya monotonía no se puede pensar sin horror, es una alternancia despiadada de calores y fríos, es decir, oscilaciones (siempre de igual frecuencia) más o menos restringidas o amplias; total, para un personaje potencialmente tan vivo, un encarcelamiento digno del infierno católico. Así pues, hasta el momento, al carbono le va mejor el tiempo presente, que es el de la descripción, que uno cualquiera de los tiempos pasados, que son los tiempos del que cuenta. Se ha quedado congelado en un eterno presente, apenas arañado los estremecimientos moderados de la agitación térmica».
El sistema periódico, publicada en 1975. La edición española, apareció en 1978, en Alianza Tres, con traducción de Carmen Martín Gaite.
Primo Levi (Turín 1919-1987) de origen judío sefardí y químico de profesión, se unió a los partisanos en 1943 y fue apresado y llevado a Auschwitz, donde fue el prisionero 174517 hasta su liberación por parte de los soldados rusos al final de la Segunda Guerra Mundial.

Babas de ángel

Por su longevidad, el tejo es un árbol que desde la antigüedad se ha relacionado con la eternidad. Sus hojas, madera, corteza y semillas son tóxicos, solo el arilo (envoltura roja que rodea la semilla) es comestible. A estas falsas bayas, en algunos lugares se las conoce como ‘babas de ángel’.

Babas de ángel. Arilo (envoltura roja que rodea la semilla)

Teixo de Bermiego

 Babas de ángel

Al final del camino, junto a la ermita,
se alza el Tejo del Paraíso,
el Edén sombrío creado por la materia amorosa de los hongos.
Quien prueba su fruto adquiere la ciencia de la tierra sabia
y por un instante intercambia su saliva con los ángeles
comulgando con la fracción de vida de la muerte
porque sus semillas esconden el misterio del retorno.
Quien come de sus bayas quiebra la fugacidad de toda huella
porque su pisada arraiga
y se convierte en vestigio
alcanzando la vida de tres cuervos, tres lobos, tres serpientes,
y desciende
tres ciervos, tres caballos, tres toros,
y desciende tres generaciones atrás
hasta llegar a las trece eras desde la creación.

Elena Soto, poema de Invierno sin corazón (Kernlose winter)

Molécula de taxol

El conocimiento sobre la toxicidad del tejo se pierde en la noche de los tiempos. El escritor latino Silio Itálico en su descripción sobre las costumbres de los cántabros relata cómo el suicido era una práctica habitual entre los guerreros capturados por el enemigo, que se envenenaban con pócimas elaboradas con las semillas de este árbol.
A comienzos de la década de los 60 el botánico Arthur Barclay participaba en un proyecto del Instituto Nacional del Cáncer (Estados Unidos) que buscaba descubrir propiedades antitumorales de las plantas. Entre las más de 30.000 muestras que se recolectaron, Barclay recogió 15 libras de ramas, agujas y corteza del tejo del Pacífico; posteriormente, Monrroe E. Wall y Mansukh C. Wani aislarían, a partir de la corteza, el ingrediente activo paclitaxel (Taxol), considerada una de las sustancias anticancerígenas más importantes de los últimos años.
Pero este principio tenía que ser extraído de su fuente natural, la corteza y agujas de un tejo. Para obtener un sólo gramo de paclitaxel se requerían entonces 10 kilos de corteza de tres árboles centenarios, que morían después del descortezamiento.
La primera síntesis completa de Taxol en el laboratorio fue realizada en 1994. Por su complejidad esta molécula fue todo un reto para la química orgánica. Ahora se sabe que el paclitaxel está presente en prácticamente toda la planta y en todas las especies de tejos. El desarrollo de nuevos métodos de producción, como la síntesis parcial, a partir de precursores que se encuentran en el follaje, o el cultivo de células de tejo ‘in vitro’ o con microorganismos, parece que está dando un respiro a la especie.
The Yew Fortingall (Taxus baccata) es un tejo milenario en el cementerio de la pequeña localidad de Fortingall en Perthshire (Escocia).

En el alfabeto Ogham, un sistema de signos en cada muesca o grupo de incisiones representa una letra, era común que éstas se relacionasen con los árboles. Idad, Tejo “el más viejo de los árboles”.

Estado metamíctico

Un estado inusual de la materia

Roald Hoffmann, photo by Gary Hodges

En las arenas de la playa de Kerala,
desgajada de una roca de gneis,
en las arenas de un arroyo de Carolina del Norte
se encuentra la monacita, un raro
mineral. En su origen cristalino
hay orden, hay una red.
Y los átomos -cerio, lantano,
torio, itrio, fosfato- bailaban
alrededor de lugares predeterminados,
sujetos por resortes electrostáticos
sin masa
y por el volumen de sus vecinos.
Vibraban
y cantaban
en armonía cuantizada.
para los oyentes ausentes y para mí.
Pero el enemigo está en el interior.
El núcleo inestable
del torio radiactivo estalla
por el trueno al azar de un martillo
que no es el de ningún dios nórdico.
Los proyectores invisibles
del infierno, rayos gamma,
destellan en la red.
Partículas alfa, desechos nucleares enloquecidos,
son empujadas en misiones
de destrucción aleatoria de megavoltios.
El átomo remanente, transmutado, retrocede,
liberándose de su lugar en la red,
balas de cañón torcidas
a través de una pista de baile abarrotada.
No hay ninguna salida para escapar.
En las colisiones de rotura en cadena
los vecinos son eliminados de sus lugares.
El cristal, antes límpido, se hincha,
orden de largo y corto alcance,
hasta un amorfismo ocre.
Fallas,
impurezas,
vacantes,
dislocaciones,
intersticiales,
el indefinido estado metamictico.

Taducción Elena Soto y David Sánchez.

An unusual state of matter Roald Hoffmann es químico teórico y fue Nobel de Química en 1981. Su investigación, obras literarias y de divulgación pueden consultarse en su web personal

Monazite structure / Monacita

An unusual state of matter
In the beach sands of Kerala,
abraded from the gneiss,
in the stream sands of North Carolina
one finds monazite, the solitary
mineral. In its crystalline beginning
there was order, there was a lattice.
And the atoms – cerium, lanthanum,
thorium, yttrium, phosphate – danced
round their predestined sites,
tethered by the massless springs
of electrostatics
and by their neighbors’ bulk.
They vibrated,
and sang
in quantized harmony.
to absent listeners, to me.
But the enemy is within.
The radioactive thorium’s
nervous nuclei explode
in the random thrum
of a hammer
of no Norse god.
The invisible searchlights
of hell, gamma rays,
flash down the lattice.
Alpha particles, crazed nuclear
debris, are thrust on megavolt
missions of chance destruction.
The remnant atom, transmuted, recoils,
freeing itself from its lattice point,
cannonballs awry through
a crowded dance floor.
There are no exits to run to.
In chain collisions of disruption
neighbors are knocked from their sites.
The crystal swells from once limpid
long-range, short-range order
to yellow-brown amorphousness.
Faults,
defects,
vacancies,
dislocations,
interstitials,
undefine the metamict state.

El nombre monacita proviene del griego «monazein», ‘estar solo’, en alusión a su rareza. Se trata de un mineral accesorio habitual en los granitos y en los gneis. La arena de agunas playas de diferentes partes del mundo está compuesta de monacita, un mineral con alto contenido en torio.
Metamíctico, -ca se aplica a un mineral que se ha hecho amorfo a causa de las perturbaciones de su estructura cristalina provocadas por la radiación emitida por átomos del propio mineral o de otros que lo acompañan.

 

Desde 2001, Hoffman es anfitrión de Entertaining Science, una actividad mensual donde explora la conjunción entre las artes y la ciencia y que se celebra en el Cornelia Street Café de Nueva York.