Фізик Костя Траченко з Лондонського університету королеви Марії з’ясував, що навіть невеликі зміни фундаментальних фізичних констант можуть порушити рух рідин і зробити життя неможливим.
Про це пише видання ScienceDaily.
Результати теоретичного дослідження, опублікованого в журналі Science Advances, вказують на ще одну можливу умову виникнення життя: рідини мають рухатися з такою швидкістю, щоб клітини могли нормально функціонувати.
Фундаментальні фізичні константи — це сталі величини, які визначають властивості матерії та взаємодію частинок. До них належать, зокрема, маса й електричний заряд електрона, а також стала Планка, що відіграє важливу роль у квантовій механіці.
Від цих величин залежать утворення атомів, хімічні реакції та процеси всередині зір. Раніше Траченко та його колеги встановили, що фундаментальні константи визначають нижню межу в’язкості рідин — тобто їхнього опору течії.
Нове дослідження розвиває цю ідею та пов’язує властивості рідин із можливістю існування живих організмів. Клітинам необхідно постійно переміщувати поживні речовини, виводити продукти обміну та забезпечувати хімічні реакції.
Важливу роль у цьому відіграє дифузія — природне поширення частинок у рідині.
Якщо рідина стане надто в’язкою, необхідні речовини рухатимуться повільніше. Однак і надто низька в’язкість може порушити процеси, для яких важливий контрольований рух рідини.
За словами Траченка, навіть зміни деяких фундаментальних констант на кілька відсотків, зокрема сталої Планка або заряду електрона, теоретично можуть зробити в’язкість крові надто високою або низькою для нормальної роботи організму.
Важливо, що ці висновки ґрунтуються на теоретичних моделях, а не на експериментах зі зміною фізичних констант. Точні межі, у яких різні форми життя могли б існувати, поки не встановлені.
Дослідник також звернув увагу на зв’язок між фізичними константами та утворенням хімічних елементів у зорях. Вони впливають на ядерні реакції, завдяки яким виникають, зокрема, вуглець і кисень — важливі складники живих організмів.
Водночас сам факт утворення необхідних для життя елементів ще не гарантує, що життя зможе існувати. Теоретично Всесвіт міг би містити зорі, планети та потрібні хімічні елементи,
але рідини в ньому були б надто в’язкими для нормальної роботи клітин.
У січні 2025 року Траченко та його колеги продовжили дослідження й розглянули властивості складніших біологічних рідин, зокрема крові. У роботі, опублікованій у The European Physical Journal E, вони виявили, що її в’язкість залишається напрочуд близькою до теоретичного значення, пов’язаного з фундаментальними фізичними константами.
На відміну від води, кров містить плазму, еритроцити, тромбоцити та інші компоненти, які взаємодіють між собою. Наприклад, еритроцити можуть утворювати скупчення, що збільшують опір течії, а зі зростанням швидкості руху крові ці скупчення здатні розпадатися. Науковці припускають, що взаємодія між близько розташованими клітинами допомагає пояснити виявлений зв’язок.
Дослідження порушує ширше питання: чому фізичні константи мають саме такі значення, за яких можливі і формування складних хімічних елементів, і біологічні процеси? Траченко припускає, що для цього можуть бути потрібні різні механізми тонкого налаштування законів природи. Однак ідея про можливий еволюційний принцип, який пояснював би появу таких поєднань фізичних властивостей, залишається гіпотезою. Причини, через які фундаментальні константи мають спостережувані значення, досі невідомі.
Читайте також:
