Даже небольшие изменения фундаментальных физических констант могли бы сделать жизнь невозможной, изменив свойства жидкостей. К такому выводу пришёл физик Костя Траченко из Лондонского университета королевы Марии. Его исследование опубликовано в журнале Science Advances.
Фундаментальные константы определяют работу Вселенной. К ним относятся масса и электрический заряд электрона, а также постоянная Планка, играющая важную роль в квантовой механике — физике материи и энергии на очень малых масштабах. От этих величин зависят поведение атомов, химические связи и ядерные реакции, благодаря которым звёзды создают элементы, необходимые для жизни.
В 2020 году Траченко и его коллеги показали, что такие константы задают нижний предел вязкости жидкостей. Вязкость характеризует сопротивление жидкости течению: вода движется легко, тогда как мёд и гудрон текут значительно медленнее. Новая работа связывает это ограничение с биологией, поскольку клеткам необходимо постоянное перемещение молекул.
Питательные вещества должны поступать к нужным участкам клеток, отходы — удаляться, а химические реакции происходить в жидкой среде. Важную роль играет и диффузия — естественное распространение частиц в жидкости. Если жидкость станет слишком вязкой, эти процессы замедлятся, а чрезмерно низкая вязкость также может нарушить управляемое движение веществ.
«Понимание того, как вода течёт в чашке, оказывается тесно связано с грандиозной задачей определения фундаментальных констант. Процессы жизнедеятельности внутри клеток и между ними требуют движения, а именно вязкость задаёт свойства этого движения. Если фундаментальные константы изменятся, изменится и вязкость, что повлияет на известную нам жизнь. Например, если бы вода была такой же вязкой, как гудрон, жизнь в её нынешнем виде не существовала бы или не возникла вовсе. Это относится не только к воде: пострадали бы все формы жизни, использующие жидкое состояние для функционирования», — пояснил Траченко.
По оценке учёного, допустимый диапазон может быть очень узким. Изменение некоторых констант, включая постоянную Планка или заряд электрона, всего на несколько процентов сделало бы кровь слишком густой или слишком жидкой для нормальной работы организма. Эти выводы основаны на теоретических моделях, а точные пределы устойчивости разных форм жизни пока не определены.
Исследование также показывает, что образования звёзд, планет и химических элементов недостаточно для возникновения жизни. Те же константы влияют на ядерные реакции, в которых формируются углерод и кислород, однако они могут допускать появление тяжёлых ядер в мире, где жидкости окажутся слишком вязкими для клеточных процессов. В работе, опубликованной в январе 2025 года в The European Physical Journal E, учёные дополнительно изучили кровь и установили, что её вязкость, несмотря на сложный состав и взаимодействие эритроцитов, остаётся близкой к теоретическому значению, связанному с фундаментальными константами. Авторы связывают это с взаимодействиями между близко расположенными клетками, где могут проявляться молекулярные и квантовые эффекты, но идея о возможной «эволюции» законов физики пока остаётся лишь предположением.