Ricercatori della Queen Mary University of London hanno proposto un'idea sorprendente che collega le leggi più profonde della fisica all'esistenza della vita stessa. Il loro lavoro suggerisce che le costanti fondamentali dell'Universo si trovano in un intervallo estremamente ristretto che consente ai liquidi di fluire in modi da cui dipendono le cellule viventi. Se quelle costanti fossero anche solo leggermente diverse, l'acqua, il sangue e altri fluidi vitali potrebbero comportarsi in modo così diverso che gli organismi complessi potrebbero non essere mai emersi.
Lo studio, pubblicato su Science Advances nel 2023, si basa su lavori precedenti del fisico Kostya Trachenko e colleghi, che hanno dimostrato che la viscosità dei liquidi è direttamente legata alle costanti fisiche fondamentali. Tale scoperta ha stabilito un limite inferiore a quanto "fluidi" possano essere i liquidi. La nuova ricerca ha esteso l'idea alla biologia, chiedendosi se le stesse regole fisiche che modellano il cosmo possano anche determinare silenziosamente se le cellule possono funzionare.
La vita dipende dal movimento a scale microscopiche. I nutrienti devono viaggiare attraverso le cellule, le proteine devono ripiegarsi correttamente e le molecole diffondono costantemente attraverso ambienti acquosi. Tutto ciò si basa sulla viscosità, la proprietà che determina quanto facilmente un liquido scorre.
Secondo i ricercatori, l'Universo sembra operare in una finestra sorprendentemente ristretta "bio-compatibile" in cui viscosità e diffusione rimangono adatte alla vita. Se le costanti che governano la fisica cambiassero solo del qualche percento, i liquidi essenziali per la biologia potrebbero diventare drammaticamente più densi o più fluidi.
"Capire come l'acqua scorre in una tazza si rivela strettamente correlato alla grande sfida di determinare le costanti fondamentali", ha affermato il professor di fisica Kostya Trachenko. "I processi vitali all'interno e tra le cellule viventi richiedono movimento ed è la viscosità a determinare le proprietà di questo movimento. Se le costanti fondamentali cambiassero, anche la viscosità cambierebbe, influenzando la vita come la conosciamo. Ad esempio, se l'acqua fosse viscosa come il catrame, la vita non esisterebbe nella sua forma attuale o non esisterebbe affatto. Questo vale oltre l'acqua, quindi tutte le forme di vita che utilizzano lo stato liquido per funzionare sarebbero influenzate."
Il team afferma che le conseguenze si estenderebbero ben oltre l'acqua potabile o gli oceani. Il sangue umano, i fluidi cellulari e la chimica che alimenta la vita si basano tutti su proprietà di flusso accuratamente bilanciate.
"Qualsiasi cambiamento nelle costanti fondamentali, incluso un aumento o una diminuzione, sarebbe ugualmente una cattiva notizia per il flusso e per la vita basata su liquidi", ha aggiunto Trachenko. "Prevediamo che la finestra sia piuttosto stretta: ad esempio, la viscosità del nostro sangue diventerebbe troppo densa o troppo fluida per il funzionamento del corpo con solo un cambiamento del qualche percento di alcune costanti fondamentali come la costante di Planck o la carica dell'elettrone."
I fisici dibattono da tempo sul perché le costanti dell'Universo appaiano finemente sintonizzate. Piccole differenze in valori come la carica dell'elettrone o la forza delle forze fondamentali potrebbero impedire alle stelle di formare elementi pesanti necessari per pianeti e vita.
Ciò che rende questa ricerca insolita è che sposta la discussione dalle stelle e galassie al livello delle cellule viventi. Precedenti argomenti di taratura fine si concentravano spesso sulle reazioni nucleari all'interno delle stelle. Questo lavoro sostiene che anche se stelle ed elementi pesanti si formassero, la vita potrebbe rimanere impossibile se i liquidi non potessero fluire correttamente all'interno degli organismi.
Ciò introduce un secondo livello di taratura fine. Le costanti non solo appaiono compatibili con un universo pieno di materia, ma anche con sistemi biologici che dipendono da delicate dinamiche dei liquidi.
I ricercatori suggeriscono addirittura che potrebbero essersi verificati più stadi di taratura. Nell'articolo, Trachenko paragona la possibilità all'evoluzione biologica, dove i tratti emergono indipendentemente nel tempo. L'idea rimane speculativa, ma solleva la possibilità che la natura possa favorire strutture fisiche stabili in modi che gli scienziati non comprendono ancora appieno.
Dalla pubblicazione originale, gli scienziati hanno continuato a esplorare come viscosità, diffusione e comportamento dei fluidi si collegano alla fisica fondamentale.