Pesquisadores da Queen Mary University of London propuseram uma ideia impressionante que liga as leis mais profundas da física à própria existência da vida. Seu trabalho sugere que as constantes fundamentais do Universo se situam dentro de uma faixa extremamente estreita que permite que líquidos fluam de maneiras das quais as células vivas dependem. Se essas constantes fossem ligeiramente diferentes, a água, o sangue e outros fluidos essenciais à vida poderiam se comportar de forma tão diferente que organismos complexos talvez nunca tivessem surgido.
O estudo, publicado na Science Advances em 2023, baseia-se em trabalhos anteriores do físico Kostya Trachenko e colegas, mostrando que a viscosidade dos líquidos está diretamente ligada a constantes físicas fundamentais. Essa descoberta estabeleceu um limite inferior para o quão "fluidos" os líquidos podem ser. A pesquisa mais recente estendeu a ideia para a biologia, perguntando se as mesmas regras físicas que moldam o cosmos também podem determinar silenciosamente se as células podem funcionar.
A vida depende do movimento em escalas microscópicas. Nutrientes precisam viajar através das células, proteínas precisam se dobrar corretamente e moléculas difundem-se constantemente em ambientes aquosos. Tudo isso depende da viscosidade, a propriedade que determina quão facilmente um líquido flui.
De acordo com os pesquisadores, o Universo parece operar dentro de uma janela "bioamigável" surpreendentemente estreita, onde a viscosidade e a difusão permanecem adequadas para a vida. Se as constantes que governam a física mudassem em apenas alguns por cento, líquidos essenciais para a biologia poderiam se tornar dramaticamente mais espessos ou mais finos.
"Entender como a água flui em um copo acaba por estar intimamente relacionado ao grande desafio de descobrir constantes fundamentais", disse o Professor de Física Kostya Trachenko. "Processos vitais dentro e entre células vivas requerem movimento, e é a viscosidade que define as propriedades desse movimento. Se as constantes fundamentais mudassem, a viscosidade também mudaria, impactando a vida como a conhecemos. Por exemplo, se a água fosse tão viscosa quanto piche, a vida não existiria em sua forma atual ou não existiria de todo. Isso se aplica além da água, então todas as formas de vida que usam o estado líquido para funcionar seriam afetadas."
A equipe diz que as consequências iriam muito além da água potável ou oceanos. Sangue humano, fluidos celulares e a química que alimenta a vida dependem de propriedades de fluxo cuidadosamente equilibradas.
"Qualquer mudança nas constantes fundamentais, incluindo um aumento ou diminuição, seria igualmente uma má notícia para o fluxo e para a vida baseada em líquidos", acrescentou Trachenko. "Esperamos que a janela seja bastante estreita: por exemplo, a viscosidade do nosso sangue se tornaria muito espessa ou muito fina para o funcionamento do corpo com apenas alguns por cento de mudança em algumas constantes fundamentais, como a constante de Planck ou a carga do elétron."
Físicos há muito debatem por que as constantes do Universo parecem finamente ajustadas. Pequenas diferenças em valores como a carga do elétron ou a força das forças fundamentais poderiam impedir que estrelas formassem elementos pesados necessários para planetas e vida.
O que torna esta pesquisa incomum é que ela desloca a discussão de estrelas e galáxias para o nível das células vivas. Argumentos anteriores de ajuste fino frequentemente focavam em reações nucleares dentro de estrelas. Este trabalho argumenta que, mesmo que estrelas e elementos pesados ainda se formassem, a vida poderia permanecer impossível se os líquidos não pudessem fluir adequadamente dentro dos organismos.
Isso introduz uma segunda camada de ajuste fino. As constantes não apenas parecem compatíveis com um universo cheio de matéria, mas também com sistemas biológicos que dependem de dinâmicas líquidas delicadas.
Os pesquisadores até sugerem que múltiplos estágios de ajuste podem ter ocorrido. No artigo, Trachenko compara a possibilidade à evolução biológica, onde características emergem independentemente ao longo do tempo. A ideia permanece especulativa, mas levanta a possibilidade de que a natureza possa favorecer estruturas físicas estáveis de maneiras que os cientistas ainda não compreendem totalmente.
Desde a publicação original, os cientistas continuaram explorando como viscosidade, difusão e comportamento de fluidos se conectam à física fundamental.