Ученые сделали открытие, которое может изменить наше представление о Вселенной

Jul 29, 2023

Лондонский университет королевы Марии, 30 августа 2023 г.

Ученые обнаружили, что фундаментальные константы, которые раньше считались неизменными, имеют диапазон, в котором они могут изменяться. Эта изменчивость имеет решающее значение для поддержания необходимой вязкости для жизненных процессов внутри клеток.

Researchers from Queen Mary University of London have made a discovery that could change our understanding of the universe. In their study published on August 23 in the journal Science Advances<em>Science Advances</em> is a peer-reviewed, open-access scientific journal that is published by the American Association for the Advancement of Science (AAAS). It was launched in 2015 and covers a wide range of topics in the natural sciences, including biology, chemistry, earth and environmental sciences, materials science, and physics." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> В ходе научного прогресса 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.

На изображении показано, как фундаментальные константы природы устанавливают фундаментальный нижний предел вязкости жидкости. Фото: thehackneycollective.com

«Понимание того, как вода течет в чашке, оказывается тесно связано с грандиозной задачей — выяснить фундаментальные константы. Жизненные процессы внутри и между живыми клетками требуют движения, и именно вязкость определяет свойства этого движения. Если фундаментальные константы изменятся, вязкость тоже изменится, что 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 нынешнем виде или не существовала бы вообще. Это касается не только воды, поэтому это повлияет на все формы жизни, использующие жидкое состояние для функционирования».

«Любое изменение фундаментальных констант, включая увеличение или уменьшение, будет одинаково плохой новостью как для потока, так и для жизни, основанной на жидкости. Мы ожидаем, что окно будет довольно узким: например, вязкость нашей крови станет слишком густой или слишком тонкой для функционирования организма при изменении всего лишь на несколько процентов некоторых фундаментальных констант, таких как постоянная Планка или заряд электрона». Об этом сообщил 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.

Ссылка: «Ограничения на фундаментальные физические константы из-за биологической вязкости и диффузии», Костя Траченко, 23 августа 2023 г., Science Advances.DOI: 10.1126/sciadv.adh9024