Cercetătorii de la Queen Mary University of London au propus o idee izbitoare care leagă cele mai profunde legi ale fizicii de existența vieții însăși. Munca lor sugerează că constantele fundamentale ale Universului se încadrează într-un interval extrem de îngust care permite lichidelor să curgă în modurile de care depind celulele vii. Dacă acele constante ar fi chiar ușor diferite, apa, sângele și alte fluide care susțin viața s-ar putea comporta atât de diferit încât organismele complexe s-ar putea să nu fi apărut niciodată.

Studiul, publicat în Science Advances în 2023, se bazează pe lucrări anterioare ale fizicianului Kostya Trachenko și ale colegilor săi care arată că vâscozitatea lichidelor este legată direct de constantele fizice fundamentale. Acea descoperire a stabilit o limită inferioară pentru cât de „curgătoare” pot fi lichidele. Noua cercetare a extins ideea în biologie, întrebând dacă aceleași reguli fizice care modelează cosmosul ar putea determina, de asemenea, în liniște, dacă celulele pot funcționa.

Viața depinde de mișcare la scară microscopică. Nutrienții trebuie să călătorească prin celule, proteinele trebuie să se plieze corect, iar moleculele difuzează constant prin medii apoase. Toate acestea se bazează pe vâscozitate, proprietatea care determină cât de ușor curge un lichid.

Potrivit cercetătorilor, Universul pare să funcționeze într-o fereastră surprinzător de îngustă „prietenoasă cu viața”, în care vâscozitatea și difuzia rămân potrivite pentru viață. Dacă constantele care guvernează fizica s-ar deplasa cu doar câteva procente, lichidele esențiale pentru biologie ar putea deveni dramatic mai groase sau mai subțiri.

„Înțelegerea modului în care apa curge într-o ceașcă se dovedește a fi strâns legată de marea provocare de a descifra constantele fundamentale”, a declarat profesorul de fizică Kostya Trachenko. „Procesele vieții în și între celulele vii necesită mișcare, iar vâscozitatea este cea care stabilește proprietățile acestei mișcări. Dacă constantele fundamentale se schimbă, vâscozitatea s-ar schimba și ea, impactând viața așa cum o cunoaștem. De exemplu, dacă apa ar fi la fel de vâscoasă ca gudronul, viața nu ar exista în forma sa actuală sau nu ar exista deloc. Acest lucru se aplică dincolo de apă, astfel încât toate formele de viață care folosesc starea lichidă pentru a funcționa ar fi afectate.”

Echipa spune că consecințele s-ar extinde cu mult dincolo de apa potabilă sau oceane. Sângele uman, fluidele celulare și chimia care alimentează viața se bazează pe proprietăți de curgere atent echilibrate.

„Orice schimbare a constantelor fundamentale, inclusiv o creștere sau o scădere, ar fi la fel de o veste proastă pentru curgere și pentru viața bazată pe lichide”, a adăugat Trachenko. „Ne așteptăm ca fereastra să fie destul de îngustă: de exemplu, vâscozitatea sângelui nostru ar deveni prea groasă sau prea subțire pentru funcționarea corpului cu doar câteva procente de schimbare a unor constante fundamentale, cum ar fi constanta Planck sau sarcina electronului.”

Fizicienii au dezbătut de mult timp de ce constantele Universului par fin reglate. Diferențe mici în valori precum sarcina electronului sau puterea forțelor fundamentale ar putea împiedica stelele să formeze elemente grele necesare pentru planete și viață.

Ceea ce face această cercetare neobișnuită este că mută discuția de la stele și galaxii la nivelul celulelor vii. Argumentele anterioare de reglare fină s-au concentrat adesea pe reacțiile nucleare din interiorul stelelor. Această lucrare susține că, chiar dacă stelele și elementele grele s-ar fi format în continuare, viața ar putea rămâne imposibilă dacă lichidele nu ar putea curge corect în interiorul organismelor.

Aceasta introduce un al doilea strat de reglare fină. Constantele nu numai că par compatibile cu un univers plin de materie, ci și cu sisteme biologice care depind de dinamica delicată a lichidelor.

Cercetătorii sugerează chiar că ar fi putut avea loc mai multe etape de reglare. În lucrare, Trachenko compară posibilitatea cu evoluția biologică, unde trăsăturile apar independent în timp. Ideea rămâne speculativă, dar ridică posibilitatea ca natura să favorizeze structuri fizice stabile în moduri pe care oamenii de știință nu le înțeleg încă pe deplin.

De la publicarea originală, oamenii de știință au continuat să exploreze modul în care vâscozitatea, difuzia și comportamentul fluidelor se leagă de fizica fundamentală.