倫敦瑪麗女王大學的研究人員提出了一個非凡的想法，將最深刻的物理定律與生物的存在聯繫起來。他們的工作表明，宇宙的基本常數落在一個非常狹窄的範圍內，使得流體能夠以活細胞所依賴的方式流動。如果這些常數略有不同，水、血液和其他維持生命的液體的行為可能會如此不同，以至於複雜的生命永遠不會存在。
該研究發表於 科學進步 2023 年，以物理學家 Kostya Trachenko 及其同事先前的工作為基礎。這表明流體黏度與基本物理常數直接相關。這項發現為液體的「流動」程度設定了下限。新的研究將這一概念擴展到生物學。它詢問塑造宇宙的相同物理定律是否可以默默地做出決定。電池能否運作
為什麼流體流動對生命很重要？
生命取決於微動。營養物質必須穿過細胞。蛋白質需要正確折疊。且分子不斷地分散在水環境中。這一切都取決於黏度。這是決定液體流動難易度的特性。
研究人員表示，宇宙似乎在一個框架內運作。 「環保」的範圍出乎意料地狹窄。前提是黏度和擴散仍然適合生物體。如果控制物理的常數只改變百分之幾，生物學所必需的液體就會變得明顯更厚或更薄。
「了解水在杯子中的流動方式與尋找基本常數的巨大挑戰密切相關。活細胞內和細胞之間的生命過程需要運動。而粘度決定了這種運動的特性。如果基本常數發生變化，粘度也會發生變化，這會影響我們所知的生命。例如，如果水像生命一樣粘稠，瀝青將不會以其現有形式存在或根本不存在。
研究小組表示，其後果將遠遠超出飲用水或海洋的範圍。人體血液細胞內液和驅動生命的化學物質依賴精心平衡的流動特性。
「基本常數的任何變化「增加或減少對於流動和液體生命來說同樣是壞消息。我們預計窗口會非常窄。例如，只要某些基本常數（例如普朗克常數或電子電荷）只會改變幾個百分點，我們的血液黏度就會變得太濃稠或太稀，以致身體無法正常運作。 」物理學教授科斯特亞·特拉琴科（Kostya Trachenko）說。
宇宙微調的新轉變。
長期以來，物理學家一直在爭論為什麼宇宙常數如此精確。電子電荷或基本力強度等值的微小差異可能會阻止恆星形成行星和生命所需的重元素。
這項研究的不同尋常之處在於它將討論從恆星和星系轉移到了生物的細胞層面。先前對此論點的改進通常集中在恆星內部的核反應。這項工作認為，即使恆星和重元素仍在形成，但如果液體不能在生物體內正常流動，生命也是不可能的。
這將引入第二層定制。常數不僅與充滿物質的宇宙相容。還有依賴微妙流體動力學的生物系統。
研究人員也表示，可能存在多種改進。在論文中，特拉琴科將這種可能性與生物演化進行了比較。其中各種特徵會隨著時間的推移而獨立發生。這個想法仍然是推測性的。但這提出了一種可能性，即大自然可能以科學家尚未完全理解的方式支持穩定的物理結構。
後來的研究擴展了這個想法。
自從第一篇文章發表以來，科學家們不斷探索黏度、擴散和流體行為如何與基礎物理學連結。後續的理論工作回顧了細胞內液體運動如何對物理常數施加額外的限制。特別是在與生化「機器」相關的系統中，例如分子馬達
其他研究人員也研究了黏度如何從更深層的物理定律產生。 2023 年的分析強調了越來越多的證據表明流體黏度可能與普遍的物理極限有關。相反，它只是一種可以在實驗室中測量的屬性。
這些研究共同幫助重塑了一個古老的科學謎團。相反，只能透過宇宙學和粒子物理學的視角來看待自然常數。相反，科學家越來越質疑流體流動和細胞發揮作用所需的條件是否應該成為方程式的一部分。
物理學和生物學的連結是否比我們想像的更緊密？
這個想法還是很理論化的。許多物理學家警告說，對於自然常數為何具有如此觀測到的數值，目前還沒有公認的解釋。但這項研究為思考科學最大問題之一開闢了意想不到的途徑。
幾十年來，基本常數的奧秘主要是透過黑洞、恆星和基本粒子來探索的。這項工作表明答案可能涉及一些更接近日常生活的事情。這就是液體流經活細胞的簡單能力。
