Фундаментальные константы могут быть ключом к пониманию происхождения жизни

Исследователи из Лондонского университета королевы Марии сделали открытие, которое может изменить наше представление о Вселенной. В своем исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, они впервые показали, что существует диапазон, в котором могут изменяться фундаментальные константы, обеспечивающие вязкость, необходимую для протекания жизненных процессов внутри и между живыми клетками.

Это важный фрагмент головоломки, позволяющий определить, откуда берутся эти константы и как они влияют на жизнь, какой мы ее знаем.

В 2020 году та же группа исследователей обнаружила, что вязкость жидкостей определяется фундаментальными физическими константами, устанавливающими предел текучести жидкости. Теперь этот результат переносится в сферу наук о жизни.

Фундаментальные физические константы определяют структуру Вселенной, в которой мы живем. Физические константы — это величины, значение которых, как принято считать, является универсальным по своей природе и остается неизменным с течением времени, например масса электрона. Они управляют ядерными реакциями и могут приводить к образованию молекулярных структур, необходимых для жизни, однако их происхождение неизвестно. Данное исследование может еще на один шаг приблизить ученых к выяснению того, откуда берутся эти константы.

Понимание того, как течет вода в чашке, оказывается, тесно связано с грандиозной задачей выяснения фундаментальных констант. Жизненные процессы в живых клетках и между ними требуют движения, и именно вязкость задает свойства этого движения. Если фундаментальные константы изменятся, то изменится и вязкость, что повлияет на жизнь, какой мы ее знаем. Например, если бы вода была такой же вязкой, как смола, жизнь не существовала бы в ее нынешнем виде или не существовала бы вообще. Это относится не только к воде, но и ко всем формам жизни, использующим жидкое состояние для функционирования.

Любое изменение фундаментальных констант, включая увеличение или уменьшение, будет одинаково плохой новостью как для течения, так и для жизни в жидком состоянии. Мы ожидаем, что окно будет довольно узким: например, вязкость нашей крови станет слишком густой или слишком тонкой для функционирования организма при изменении всего на несколько процентов некоторых фундаментальных констант, таких как постоянная Планка или заряд электрона, говорит профессор физики Костя Траченко.

Удивительно, но считается, что фундаментальные константы были настроены миллиарды лет назад для получения тяжелых ядер в звездах, и тогда не существовало жизни в том виде, в котором мы ее знаем сегодня. Тогда не было необходимости в тонкой настройке этих констант для того, чтобы спустя миллиарды лет также обеспечить клеточную жизнь, и тем не менее эти константы оказываются биологически благоприятными для протекания в живых клетках и между ними.

В качестве сопутствующей гипотезы можно предположить, что в этом процессе могло участвовать несколько настроек, и тогда возникает аналогия с биологической эволюцией, когда признаки приобретаются независимо друг от друга. Через эволюционные механизмы фундаментальные константы могут быть результатом того, что природа пришла к устойчивым физическим структурам. Пока неясно, насколько принципы эволюции могут помочь в понимании происхождения фундаментальных констант.

23.08.2023