伦敦玛丽女王大学的研究人员提出了一个引人注目的想法，将物理学最深层的定律与生命本身的存在联系起来。他们的研究表明，宇宙的基本常数处于一个极其狭窄的范围内，使得液体能够以生命细胞所依赖的方式流动。如果这些常数稍有不同，水、血液和其他维持生命的流体可能会表现出截然不同的行为，以至于复杂的生物体可能根本不会出现。

这项研究于2023年发表在《科学进展》上，建立在物理学家Kostya Trachenko及其同事早期工作的基础上，他们发现液体粘度直接与基本物理常数相关。这一发现为液体的“流动性”设定了下限。新的研究将这一想法扩展到生物学领域，探讨了塑造宇宙的相同物理规则是否也在悄然决定细胞能否正常运作。

生命依赖于微观尺度上的运动。营养物质必须在细胞中传输，蛋白质需要正确折叠，分子不断在水环境中扩散。所有这些都依赖于粘度，即决定液体流动难易程度的属性。

根据研究人员的说法，宇宙似乎在一个出奇狭窄的“生物友好”窗口内运行，其中粘度和扩散仍然适合生命。如果控制物理学的常数仅变化几个百分点，对生物学至关重要的液体可能会变得极其粘稠或稀薄。

“理解水在杯子中如何流动，结果与找出基本常数的巨大挑战密切相关，”物理学教授Kostya Trachenko说。“生命在活细胞内部和之间的过程需要运动，而粘度决定了这种运动的特性。如果基本常数改变，粘度也会改变，从而影响我们所知的生命。例如，如果水像焦油一样粘稠，生命就不会以目前的形式存在，或者根本不存在。这适用于水以外的液体，因此所有利用液态运作的生命形式都会受到影响。”

研究团队表示，其后果将远远超出饮用水或海洋。人类的血液、细胞液以及驱动生命的化学反应都依赖于精心平衡的流动特性。

“基本常数的任何变化，无论是增加还是减少，对流动和基于液体的生命来说都是坏消息，”Trachenko补充道。“我们预计这个窗口非常狭窄：例如，如果某些基本常数（如普朗克常数或电子电荷）仅变化几个百分点，我们血液的粘度就会变得过稠或过稀，无法维持身体功能。”

物理学家长期以来一直在争论为什么宇宙的常数看起来是经过微调的。电子电荷或基本力强度等数值的微小差异可能会阻止恒星形成行星和生命所需的重元素。

这项研究的不同寻常之处在于，它将讨论从恒星和星系转移到了活细胞层面。以往的微调论证通常集中在恒星内部的核反应上。而这项工作认为，即使恒星和重元素仍然形成，如果液体无法在生物体内正常流动，生命可能仍然不可能存在。

这引入了第二层微调。常数不仅似乎与充满物质的宇宙兼容，而且与依赖于精细液体动力学的生物系统兼容。

研究人员甚至提出可能发生了多个阶段的调谐。在论文中，Trachenko将这种可能性与生物进化进行了比较，在进化中，特征会随着时间的推移独立出现。这个想法仍然是推测性的，但它提出了一个可能性，即自然界可能以科学家尚未完全理解的方式偏爱稳定的物理结构。

自最初发表以来，科学家们继续探索粘度、扩散和流体行为如何与基础物理学相联系。