To, co mnie totalnie zszokowało w tym tygodniu

Muszę wam coś opowiedzieć. Coś, co sprawiło, że zaczęłam inaczej patrzeć na szklankę wody. Dosłownie.

Dlaczego w ogóle istnieje życie?

To pytanie spędza fizykom sen z powiek od dziesięcioleci.

Bo zastanów się: wszechświat mógł potoczyć się na milion różnych sposobów. Gwiazdy mogłyby się tworzyć, ale nigdy nie wytwarzać pierwiastków, z których zbudowane jest nasze ciało. Planety mogłyby krążyć w wiecznej ciszy. A jednak — tutaj jesteśmy. Czytamy te słowa. Żyjemy.

Od dawna naukowcy zastanawiają się, czy jest coś szczególnego w podstawowych zasadach naszego wszechświata. Chodzi o konkretne liczby, które rządzą wszystkim — od zachowania atomów po spalanie gwiazd. Te tak zwane "stałe fizyczne" mogłyby teoretycznie przyjmować dowolne wartości. Więc dlaczego mają dokładnie te, które pozwalają istnieć życiu?

To właśnie tajemnica, którą postanowił zbadać Kostia Trachenko z Queen Mary University of London. I tego, co znalazł, nie da się opisać inaczej niż jako "głębokie i dziwne".

Co to właściwie są stałe fizyczne?

Stałe fizyczne to po prostu ulubione liczby wszechświata. Wartości, które nigdy się nie zmieniają, niezależnie od tego, gdzie i kiedy je zmierzymy.

Weźmy masę czy ładunek elektronu — drobne liczby, które decydują o tym, jak atomy się łączą, jak działa chemia, jak wszystko trzyma się kupy. Albo stała Plancka, która rządzi kwantowym światem mikroskopijnych cząstek.

Nikt tak naprawdę nie wie, dlaczego te konkretne wartości istnieją. Po prostu są. A drobne zmiany w nich stworzyłyby zupełnie inny wszechświat — taki, który mógłby nie pozwolić na życie.

Gdzie pojawia się lepkość

I tutaj robi się naprawdę ciekawie.

Trachenko zaczął myśleć o czymś totalnie przyziemnym — o tym, jak płyny przepływają. No wiesz, jak nalewasz wodę albo mieszasz miód.

Lepkość to po prostu to, jak "gęsty" jest płyn. Woda leci łatwo — ma niską lepkość. Miód jest gęsty i powolny — jego lepkość jest wysoka. Proste, prawda?

Ale Trachenko zadał sobie pytanie: co jeśli stałe fizyczne wszechświata właściwie ograniczają, jak rzadki może być płyn?

Odpowiedź jest oszałamiająca: tak, ograniczają.

Jego badania z 2020 roku wykazały, że istnieje fundamentalny dolny limit tego, jak niska może być lepkość cieczy. Nie da się zrobić wody nieskończenie rzadkiej, bo podstawowe liczby rządzące rzeczywistością po prostu na to nie pozwalają. Te same stałe, które kontrolują zachowanie atomów, determinują również przepływ płynów.

Dlaczego to ma znaczenie dla życia

A teraz dochodzimy do tego, co naprawdę zapiera dech w piersiach.

Każda żywa komórka zależy od ruchu płynów. Składniki odżywcze muszą przepływać do wnętrza komórek. Odpady muszą wypływać na zewnątrz. Reakcje chemiczne zachodzą w środowiskach ciekłych. Nawet dyfuzja — rozprzestrzenianie się cząsteczek przez płyny — zależy od tego, jak łatwo przemieszczają się ciecze.

Gdyby lepkość była zbyt wysoka, wszystko by się zatykało. Składniki odżywcze nie docierałyby tam, gdzie trzeba. Komórki dosłownie dusziłyby się w swoim własnym gęstym zupie.

Gdyby lepkość była zbyt niska... to też byłoby złe. Precyzyjny, kontrolowany przepływ jest niezbędny dla procesów biologicznych. Nie możesz mieć cząsteczek pędzących bezładnie w każdym kierunku.

Innymi słowy, życie, jakie znamy, wymaga cieczy, które przepływają w sam raz. I wygląda na to, że fundamentalne stałe wszechświata są idealnie dostrojone, żeby to umożliwić.

Bardziej aktualne prace Trachenki szacują, że nawet niewielka zmiana — zaledwie kilka procent — w stałych takich jak stała Plancka czy ładunek elektronu mogłaby sprawić, że krew stałaby się zbyt gęsta albo zbyt rzadka, żeby nasze ciała mogły funkcjonować. Margines dla przyjaznej życiu lepkości jest zaskakująco wąski.

Co z gwiazdami?

A teraz coś, co sprawiło, że naprawdę powiedziałam "wow" na głos.

Te same stałe fizyczne, które ograniczają lepkość cieczy, jednocześnie rządzą reakcjami jądrowymi w gwiazdach — procesami, które tworzą ciężkie pierwiastki, takie jak węgiel i tlen. Rzeczy, z których jesteśmy zbudowani.

Więc zanim jakiekolwiek życie w ogóle powstało, gwiazdy już produkowały budulec biologii według reguł, które przypadkiem jednocześnie pozwalały na właściwości płynów, których życie ostatecznie potrzebowało.

To nie jest przypadek. Albo może jest? Naukowcy naprawdę jeszcze nie wiedzą. Ale głęboko sugeruje to, że te same liczby, które rządzą fuzją gwiazdową i tym, jak płynie krew w naszych żyłach, są dokładnie takie same.

Moje zdanie

To mnie naprawdę pokonuje. Lubimy myśleć, że fizyka zajmuje się odległymi, abstrakcyjnymi koncepcjami — czarnymi dziurami, cząstkami kwantowymi, narodzinami galaktyk. A tymczasem mamy bezpośredni związek między najbardziej podstawowymi prawami rzeczywistości a najbardziej intymnymi aspektami bycia żywym.

Za każdym razem, gdy pijesz wodę, za każdym oddechem, za każdym uderzeniem serca — doświadczasz procesów, które istnieją dlatego, że podstawowe liczby wszechświata osiadły w bardzo konkretnym, bardzo sprzyjającym życiu zakresie.

To albo głęboki przypadek, albo dowód czegoś głębszego, czego jeszcze nie rozumiemy, albo po prostu sposób, w jaki rzeczy się mają — i jesteśmy tu, żeby pytać dlaczego.

Ja personally jestem po prostu wdzięczna, że miód płynie tak, jak płynie.

Źródło: ScienceDaily