تمرکز دقیق ثابت‌های جهانی چگونه قوانین حیات را بازنویسی می‌کند

وقتی مردم در مورد «تنظیم دقیق» جهان صحبت می‌کنند، معمولاً به ستارگان اشاره می‌کنند. روایت رایج این است که اگر ثابت‌های بنیادی فیزیک حتی اندکی متفاوت بودند، ستارگان شعله‌ور نمی‌شدند، کربن تشکیل نمی‌شد و کیهان به یک فضای تاریک و خالی تبدیل می‌شد. اما این چارچوب ستاره‌محور، یک واقعیت مکانیکی و فوری‌تر را نادیده می‌گیرد.[5]

محدودیت واقعی برای حیات فقط این نیست که آیا ماده می‌تواند وجود داشته باشد؛ بلکه این است که آیا آن ماده می‌تواند جریان یابد. موج جدیدی از تحقیقات بیوفیزیکی نشان می‌دهد که عمیق‌ترین اعداد جهان—مانند ثابت پلانک و جرم الکترون—در یک «نقطه بهینه» میکروسکوپی قفل شده‌اند که گرانروی (ویسکوزیته) مایعات را تعیین می‌کند.

اگر این ثابت‌ها فقط چند درصد جابه‌جا می‌شدند، ستارگان ممکن بود همچنان بدرخشند، اما آب یا به غلظت قیر تبدیل می‌شد یا به نازکی یک گاز آشفته. خون انسان در رگ‌های ما متوقف می‌شد و ماشین‌آلات سلولی که نیروی تمام حیات شناخته شده را تأمین می‌کنند، از کار می‌افتادند.

برای درک این موضوع، باید از هیاهوی «طرح‌های بزرگ کیهانی» فراتر رفته و قابلیت واقعی مایعات را بررسی کنیم. گرانروی (ویسکوزیته)—معیار مقاومت یک سیال در برابر جریان—تنها یک خاصیت نوظهور شیمیایی نیست. بلکه به طور ریاضی به ثابت‌های بنیادی مکانیک کوانتومی گره خورده است.[1]

در سال ۲۰۲۰، فیزیکدانان یک حد پایین جهانی برای میزان «روان بودن» یک مایع قبل از تبدیل شدن به گاز تعیین کردند. این حداقل گرانروی سینماتیک به طور کامل توسط ثابت پلانک و نسبت جرم الکترون به پروتون کنترل می‌شود.[3]

این کشف زمینه را برای یک پرسش بیولوژیکی عمیق‌تر فراهم کرد. سلول‌ها اساساً بادکنک‌های آبی میکروسکوپی هستند که با پروتئین‌ها، مواد مغذی و موتورهای مولکولی پر شده‌اند. برای بقای یک سلول، این اجزا باید با نرخ‌های بسیار مشخصی پخش (دیفیوز) و جریان یابند.

اگر مایعی بیش از حد غلیظ باشد، پخش متوقف می‌شود و سلول از گرسنگی می‌میرد. اگر بیش از حد رقیق باشد، گرادیان‌های ظریفی که برای تکانه‌های عصبی و انتقال انرژی لازم هستند، از بین می‌روند. «پنجره زیست‌سازگار» برای گرانروی به طرز باورنکردنی باریک است.

تحلیل اخیر منتشر شده در مجله Science Advances این نیاز مکانیکی را در نظر گرفت و به عقب برگشت. محققان با نگاشت گرانروی قابل قبول سیالات حیاتی مانند پلاسمای خون بر روی معادلات حاکم بر دینامیک سیالات، دریافتند که ثابت‌های بنیادی از هر دو طرف تحت فشار قرار دارند.[1]

یک تغییر جزئی در بار الکترون، برای مثال، گرانروی خون را به خارج از محدوده سالم برای جریان خون قلبی-عروقی هل می‌دهد. قلب در عرض چند ثانیه از کار می‌افتد، نه به دلیل مسائل بیولوژیکی، بلکه به این دلیل که فیزیک زیربنایی جهان ناگهان پمپاژ مایع را غیرممکن کرده است.

این موضوع یک لایه دوم و بسیار سخت‌گیرانه‌تر از تنظیم دقیق کیهانی را معرفی می‌کند. دیدگاه سنتی بر این بود که یک «تنظیم» واحد در بیگ بنگ امکان ایجاد هسته‌های سنگین را فراهم کرده است. اما این شواهد جدید نشان می‌دهد که ثابت‌ها باید الزامات مکانیکی کاملاً جداگانه حیات مبتنی بر مایع را نیز برآورده کنند.[4][5]

برخی فیزیکدانان نظری حدس می‌زنند که این امر به یک مکانیسم «تنظیم چندگانه» یا تکاملی برای خود جهان اشاره دارد. به جای یک بار پرتاب تاس کیهانی، ویژگی‌های فیزیکی جهان ممکن است به طور مستقل پدید آمده باشند، بسیار شبیه به تکامل ویژگی‌های بیولوژیکی برای افزایش بقا.[2]

با این حال، یک خوانش شکاکانه از این ادعاها مستلزم تمایز قائل شدن بین مدل‌های ریاضی و واقعیت قابل مشاهده است. در حالی که معادلات به وضوح ثابت پلانک را به گرانروی سیال مرتبط می‌کنند، هیچ آزمایشی نمی‌تواند مستقیماً آزمایش کند که چه اتفاقی برای یک سلول زنده می‌افتد وقتی ثابت‌های بنیادی تغییر می‌کنند.

علاوه بر این، این «نقطه بهینه» فرض می‌کند که تمام حیات باید مبتنی بر آب و سلولی باشد. کاملاً ممکن است که در جهانی با ثابت‌های متفاوت، حیات راهی برای فعالیت در محیط‌های بسیار غلیظ یا حتی حالت‌های گازی پیدا کند، با استفاده از مکانیسم‌هایی که ما هنوز نمی‌توانیم تصور کنیم.[3]

با وجود این عدم قطعیت‌ها، این تحقیق درک ما از جایگاهمان در کیهان را عمیقاً تغییر می‌دهد. این تحقیق شکاف بین دنیای انتزاعی فیزیک ذرات پرانرژی و واقعیت ملموس و مرطوب زیست‌شناسی را پر می‌کند.[4]

جهان فقط برای اجازه دادن به وجود ماده تنظیم نشده است؛ بلکه برای اجازه دادن به حرکت، ترکیب و جریان آن ماده تنظیم شده است. دقیقاً همان قوانینی که مدارات کهکشان‌ها را دیکته می‌کنند، به آرامی تضمین می‌کنند که خون در رگ‌های ما می‌تواند چرخه خود را کامل کند.