Как чашка воды может раскрыть тайны нашей Вселенной

23 августа 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Королевы Марии, Лондонский университет

Исследователи из Лондонского университета Королевы Марии сделали открытие, которое может изменить наше понимание Вселенной. В своем исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, они впервые показывают, что существует диапазон, в котором фундаментальные константы могут варьироваться, что обеспечивает вязкость, необходимую для жизненных процессов, происходящих внутри и между живыми клетками. Это важная часть головоломки, позволяющая определить, откуда берутся эти константы и как они влияют на жизнь, какой мы ее знаем.

В 2020 году та же команда обнаружила, что вязкость жидкостей определяется фундаментальными физическими константами, устанавливая предел того, насколько жидкой может быть жидкость. Теперь этот результат перенесен в область наук о жизни.

Фундаментальные физические константы формируют 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 привести к образованию молекулярных структур, необходимых для жизни, но их происхождение неизвестно. Это исследование может приблизить ученых на один шаг к определению происхождения этих констант.

«Понимание того, как вода течет в чашке, оказывается тесно связано с грандиозной задачей определения фундаментальных констант. Жизненные процессы внутри и между живыми клетками требуют движения, и именно вязкость определяет свойства этого движения. Если фундаментальные константы меняются, вязкость изменится, что слишком повлияет на жизнь в том виде, в каком мы ее знаем. Например, если бы вода была такой же вязкой, как смола, жизнь не существовала бы в ее нынешней форме или не существовала бы вообще. Это относится и к воде, поэтому все формы жизни, использующие жидкое состояние для функционирования это повлияет».

«Любое изменение фундаментальных констант, включая увеличение или уменьшение, будет одинаково плохой новостью для потока и для жизни, основанной на жидкости. Мы ожидаем, что окно будет довольно узким: например, вязкость нашей крови станет слишком густой или слишком тонкой для тела». функционировать с изменением всего лишь нескольких процентов некоторых фундаментальных констант, таких как постоянная Планка или заряд электрона», — рассказал профессор физики Костя Траченко.

Удивительно, но миллиарды лет назад считалось, что фундаментальные константы были настроены на образование тяжелых ядер в звездах, а тогда жизни, какой мы ее знаем сегодня, еще не существовало. На тот момент не было необходимости в точной настройке этих констант, чтобы обеспечить клеточную жизнь миллиарды лет спустя, и тем не менее эти константы оказались биологически безопасными для движения внутри и между живыми клетками.

Сопутствующая гипотеза состоит в том, что могли быть задействованы множественные настройки, и это предполагает сходство с биологической эволюцией, когда черты приобретались независимо. Благодаря эволюционным механизмам фундаментальные константы могут быть результатом того, что природа достигает устойчивых физических структур. Еще предстоит выяснить, как принципы эволюции могут помочь понять происхождение фундаментальных констант.

Больше информации: Костя Траченко, Ограничения на фундаментальные физические константы из-за биологической вязкости и диффузии, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adh9024. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh9024