Oamenii de știință ar putea fi descoperit un secret surprinzător despre motivul pentru care viața există. Un nou studiu sugerează că constantele fundamentale ale Universului – regulile fizice profunde care guvernează totul, de la atomi la stele – par să se situeze într-un „punct ideal” incredibil de îngust, care permite lichidelor să curgă corespunzător în interiorul celulelor vii. Chiar și modificări minore ale acestor constante ar putea face ca sângele să fie prea gros, apa prea lipicioasă sau mișcarea celulară imposibilă, ștergând potențial viața așa cum o știm noi.
Cercetătorii de la Queen Mary University of London au propus o idee izbitoare care leagă cele mai profunde legi ale fizicii de existența vieții în sine. Lucrarea lor sugerează că constantele fundamentale ale Universului se situează într-un interval extrem de îngust, care permite lichidelor să curgă în moduri de care depind celulele vii. Dacă acele constante ar fi chiar și ușor diferite, apa, sângele și alte fluide care susțin viața s-ar putea comporta atât de diferit încât organismele complexe nu ar fi putut să apară niciodată.
Studiul, publicat în Science Advances în 2023, se bazează pe lucrările anterioare ale fizicianului Kostya Trachenko și ale colegilor săi, care arată că vâscozitatea lichidului este legată direct de constantele fizice fundamentale. Această descoperire a stabilit o limită inferioară pentru cât de „curgătoare” pot fi lichidele. Noua cercetare a extins ideea în biologie, întrebându-se dacă aceleași reguli fizice care modelează cosmosul pot determina, de asemenea, în liniște, dacă celulele pot funcționa.
De ce fluxul de lichide contează pentru viață
Viața depinde de mișcare la scară microscopică. Nutrienții trebuie să călătorească prin celule, proteinele trebuie să se plieze corect, iar moleculele se 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 „bio-friendly” surprinzător de îngustă, unde vâscozitatea și difuzia rămân potrivite pentru viață. Dacă constantele care guvernează fizica s-ar schimba cu doar câteva procente, lichidele esențiale pentru biologie ar putea deveni dramatic mai groase sau mai subțiri.
„Înțelegerea modului în care curge apa într-o ceașcă se dovedește a fi strâns legată de marea provocare de a identifica constantele fundamentale. Procesele vieții în și între celulele vii necesită mișcare și vâscozitatea este cea care stabilește proprietățile acestei mișcări. Dacă constantele fundamentale se schimbă, vâscozitatea s-ar schimba, de asemenea, afectând viața așa cum o știm noi. De exemplu, dacă apa ar fi la fel de vâscoasă ca smoala, 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 utilizează 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 toate pe proprietăți de curgere atent echilibrate. „Orice schimbare a constantelor fundamentale, inclusiv o creștere sau o scădere, ar fi o veste la fel de proastă pentru flux și pentru viața bazată pe lichide. 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 schimbare a unor constante fundamentale, cum ar fi constanta lui Planck sau sarcina electronului”, a spus profesorul de fizică Kostya Trachenko.
O nouă abordare a Fine-Tuningului Cosmic
Fizicienii au dezbătut mult timp de ce constantele Universului par fin reglate. Diferențe mici în valori, cum ar fi sarcina electronului sau puterea forțelor fundamentale, ar putea împiedica stelele să formeze elemente grele necesare pentru planete și viață.
Ceea ce face ca această cercetare să fie neobișnuită este faptul că mută discuția de la stele și galaxii până la nivelul celulelor vii. Argumentele anterioare de fin-tuning s-au concentrat adesea pe reacțiile nucleare din interiorul stelelor. Această lucrare susține că, chiar dacă stelele și elementele grele s-ar forma în continuare, viața ar putea rămâne imposibilă dacă lichidele nu ar putea curge corect în interiorul organismelor.
Aceasta introduce un al doilea strat de fin-tuning. Constantele nu numai că par compatibile cu un univers plin de materie, dar și cu sisteme biologice care depind de o dinamică delicată a lichidelor. Cercetătorii sugerează chiar că ar fi putut avea loc etape multiple de tuning. În lucrare, Trachenko compară posibilitatea cu evoluția biologică, unde trăsăturile apar independent de-a lungul timpului. Ideea rămâne speculativă, dar ridică posibilitatea ca natura să favorizeze structurile fizice stabile în moduri pe care oamenii de știință nu le înțeleg încă pe deplin.
Cercetări ulterioare au extins ideea
De la publicarea inițială, oamenii de știință au continuat să exploreze modul în care vâscozitatea, difuzia și comportamentul fluidelor se conectează la fizica fundamentală. Lucrările teoretice ulterioare au analizat modul în care mișcarea lichidelor din interiorul celulelor poate impune limite suplimentare valorilor constantelor fizice, în special în sistemele care implică „mașini” biochimice, cum ar fi motoarele moleculare.
Alți cercetători au examinat, de asemenea, modul în care vâscozitatea însăși poate rezulta din legi fizice mai profunde. O analiză din 2023 a evidențiat dovezile în creștere că vâscozitatea lichidului poate fi legată de limitele fizice universale, mai degrabă decât să fie pur și simplu o proprietate măsurată în laboratoare.
Împreună, aceste studii ajută la remodelarea unui vechi mister științific. În loc să privească constantele naturii doar prin prisma cosmologiei și a fizicii particulelor, oamenii de știință se întreabă din ce în ce mai mult dacă condițiile necesare pentru curgerea lichidelor și funcționarea celulelor ar trebui să facă parte din ecuație.
Ar putea fizica și biologia să fie mai conectate decât am crezut?
Ideea rămâne extrem de teoretică, iar mulți fizicieni ar avertiza că încă nu există o explicație acceptată pentru motivul pentru care constantele naturii au valorile observate. Dar cercetarea deschide o cale neașteptată pentru a gândi una dintre cele mai mari întrebări ale științei.
De zeci de ani, misterul constantelor fundamentale a fost explorat mai ales prin găuri negre, stele și particule subatomice. Această lucrare sugerează că răspunsul poate implica și ceva mult mai apropiat de viața de zi cu zi: simpla capacitate a lichidelor de a curge prin celulele vii.