런던 퀸메리 대학교 연구진이 물리학의 가장 깊은 법칙과 생명 자체의 존재를 연결하는 놀라운 아이디어를 제시했습니다. 그들의 연구에 따르면 우주의 기본 상수들은 생명체가 의존하는 액체의 흐름을 가능하게 하는 극도로 좁은 범위 내에 있습니다. 만약 그 상수들이 조금만 달랐더라면, 물, 혈액, 그리고 생명을 지탱하는 다른 유체들이 너무 다르게 행동하여 복잡한 유기체가 전혀 등장하지 않았을 수도 있습니다.

2023년 《사이언스 어드밴시스》에 발표된 이 연구는 물리학자 코스티아 트라첸코와 동료들의 이전 연구를 기반으로 하여 액체 점도가 기본 물리 상수에 직접적으로 연결된다는 것을 보여주었습니다. 그 발견은 액체가 얼마나 '흐를 수 있는지'에 대한 하한선을 설정했습니다. 새로운 연구는 이 아이디어를 생물학으로 확장하여, 우주를 형성하는 동일한 물리 법칙이 세포가 기능할 수 있는지 여부를 조용히 결정할 수도 있는지 질문했습니다.

생명은 미시적 규모의 움직임에 의존합니다. 영양분은 세포를 통해 이동해야 하고, 단백질은 올바르게 접혀야 하며, 분자들은 끊임없이 수성 환경을 통해 확산됩니다. 이 모든 것은 액체가 얼마나 쉽게 흐르는지를 결정하는 특성인 점도에 의존합니다.

연구진에 따르면, 우주는 점도와 확산이 생명에 적합하게 유지되는 놀랍도록 좁은 '생명 친화적' 창 내에서 작동하는 것으로 보입니다. 물리학을 지배하는 상수가 단 몇 퍼센트만 변해도 생물학에 필수적인 액체가 극적으로 더 두꺼워지거나 얇아질 수 있습니다.

"컵에서 물이 어떻게 흐르는지 이해하는 것은 기본 상수를 알아내는 거대한 도전과 밀접하게 관련되어 있습니다,"라고 물리학 교수 코스티아 트라첸코가 말했습니다. "살아있는 세포 내부와 사이의 생명 과정은 운동을 필요로 하며, 점도가 이 운동의 특성을 설정합니다. 기본 상수가 변하면 점도도 변하여 우리가 아는 생명에 영향을 미칠 것입니다. 예를 들어, 물이 타르처럼 점성이 있다면 생명은 현재의 형태로 존재하지 않거나 전혀 존재하지 않을 것입니다. 이것은 물에만 국한되지 않으며, 기능하기 위해 액체 상태를 사용하는 모든 생명체가 영향을 받을 것입니다."

연구진은 그 결과가 식수나 바다를 훨씬 넘어설 것이라고 말합니다. 인간의 혈액, 세포액, 그리고 생명을 움직이는 화학 작용은 모두 신중하게 균형 잡힌 흐름 특성에 의존합니다.

"기본 상수의 어떤 변화든, 증가 또는 감소를 포함하여, 흐름과 액체 기반 생명에 똑같이 나쁜 소식이 될 것입니다,"라고 트라첸코는 덧붙였습니다. "우리는 그 창이 상당히 좁을 것으로 예상합니다. 예를 들어, 플랑크 상수나 전자 전하와 같은 일부 기본 상수가 몇 퍼센트만 변해도 우리 혈액의 점도가 신체 기능에 너무 두껍거나 너무 얇아질 것입니다."

물리학자들은 오랫동안 왜 우주의 상수들이 미세 조정된 것처럼 보이는지 논쟁해 왔습니다. 전자 전하나 기본 힘의 세기와 같은 값의 작은 차이는 별들이 행성과 생명에 필요한 무거운 원소를 형성하는 것을 막을 수 있습니다.

이 연구가 특이한 점은 논의를 별과 은하에서 살아있는 세포 수준으로 내린다는 것입니다. 이전의 미세 조정 논쟁은 종종 별 내부의 핵 반응에 초점을 맞췄습니다. 이 연구는 별과 무거운 원소가 여전히 형성되더라도, 액체가 유기체 내에서 적절히 흐를 수 없다면 생명이 여전히 불가능할 수 있다고 주장합니다.

이는 두 번째 미세 조정 층을 도입합니다. 상수들은 물질로 가득 찬 우주와 호환될 뿐만 아니라, 섬세한 액체 역학에 의존하는 생물학적 시스템과도 호환되는 것으로 보입니다.

연구진은 심지어 여러 단계의 조정이 일어났을 수도 있다고 제안합니다. 논문에서 트라첸코는 이 가능성을 생물학적 진화에 비유하며, 특성이 시간이 지남에 따라 독립적으로 나타납니다. 이 아이디어는 여전히 추측에 불과하지만, 자연이 과학자들이 아직 완전히 이해하지 못하는 방식으로 안정적인 물리적 구조를 선호할 가능성을 제기합니다.

원래 발표 이후로, 과학자들은 점도, 확산, 유체 거동이 기본 물리학과 어떻게 연결되는지 계속 탐구하고 있습니다.