Što ako život na Zemlji ovisi i o tome koliko se lako kreće voda? Novo istraživanje otvara fascinantno pitanje: jesu li temeljni zakoni svemira podešeni tako da život uopće može postojati?
Kad bi voda odjednom postala gusta poput meda, svakodnevica bi nam bila prilično neugodna. Kad bi postala gusta poput katrana, problem bi bio mnogo ozbiljniji od sporog točenja čaše vode. Prema istraživanju fizičara, promjene u temeljnim zakonima prirode mogle bi utjecati na svojstva tekućina toliko da život kakav poznajemo postane nemoguć.
Život ovisi o više od vode i pravih kemijskih elemenata
Fizičar Kostya Trachenko sa Sveučilišta Queen Mary u Londonu istražuje povezanost temeljnih fizikalnih konstanti i uvjeta potrebnih za život. Njegova analiza pokazuje da za nastanak života možda nije dovoljno da svemir može stvarati zvijezde, planete i kemijske elemente. Važno je i da tekućine imaju odgovarajuća svojstva kako bi biološki procesi mogli funkcionirati.
Kako prenosi ScienceDaily, istraživanje objavljeno u časopisu Science Advances upućuje na to da bi čak i razmjerno male promjene nekih temeljnih fizikalnih konstanti mogle promijeniti način na koji tekućine teku. Posljedice bi se osjetile na razini stanica, gdje je neprekidno kretanje molekula ključno za život.
Zašto je viskoznost toliko važna?
Viskoznost je mjera otpora tekućine tečenju. Voda ima relativno nisku viskoznost i lako se razlijeva, dok se med kreće sporije, a katran je još gušći i teže teče.
Na prvi pogled riječ je o običnom fizikalnom svojstvu, ali ono ima veliku ulogu u biologiji. Stanice ovise o kretanju hranjivih tvari, prijenosu otpadnih proizvoda i brojnim kemijskim reakcijama koje se odvijaju u tekućem okruženju. Važna je i difuzija, proces kojim se čestice spontano šire kroz tekućinu.
Kad bi tekućine bile previše guste, molekule se možda ne bi mogle dovoljno brzo kretati kako bi stanice normalno funkcionirale. S druge strane, i premala viskoznost mogla bi poremetiti procese kojima je potreban odgovarajući stupanj kontrole nad kretanjem tvari.
Drugim riječima, životu nije dovoljna samo tekućina. Potrebna mu je tekućina odgovarajućih fizikalnih svojstava.
Nekoliko postotaka moglo bi napraviti veliku razliku
Temeljne fizikalne konstante vrijednosti su koje određuju kako se svemir ponaša. Među njima su masa i električni naboj elektrona te Planckova konstanta, važna za razumijevanje kvantne fizike.
Te konstante utječu na ponašanje atoma, stvaranje kemijskih veza i nuklearne reakcije u zvijezdama. Iako znanstvenici znaju koliko su važne, još uvijek nemaju konačan odgovor na pitanje zašto imaju upravo vrijednosti koje opažamo.
Trachenko smatra da bi raspon vrijednosti kompatibilnih sa životom mogao biti prilično uzak. U svojoj analizi navodi mogućnost da bi promjene od svega nekoliko postotaka u nekim konstantama, poput Planckove konstante ili električnog naboja elektrona, mogle dovoljno promijeniti viskoznost krvi da njezino normalno funkcioniranje postane otežano.
Takvi zaključci zasad proizlaze iz teorijskih modela. Znanstvenici nisu eksperimentalno mijenjali temeljne konstante svemira, a precizne granice unutar kojih bi različiti oblici života mogli opstati tek treba utvrditi.
Svemir je stvarao sastojke za život milijardama godina prije pojave stanica
Posebno zanimljiv dio istraživanja odnosi se na davnu povijest svemira. Zvijezde su milijardama godina prije pojave prvih živih stanica stvarale teže kemijske elemente, među kojima su ugljik i kisik, ključni sastojci živih organizama.
Međutim, mogućnost stvaranja tih elemenata sama po sebi ne jamči da bi život mogao nastati i funkcionirati. Hipotetski svemir mogao bi imati zvijezde, planete i sve potrebne kemijske sastojke, a da njegove tekućine budu toliko guste da se osnovni procesi u stanicama ne mogu odvijati.
Kako prenosi ScienceDaily, nalazi tako upućuju na dodatni uvjet za postojanje života: temeljni zakoni fizike moraju omogućiti ne samo nastanak složenih kemijskih elemenata nego i odgovarajuće kretanje tekućina u kojima se odvijaju biološki procesi.
Što nam krv može otkriti o zakonima svemira?
Istraživanje se ne zaustavlja na vodi. U radu objavljenom 2025. godine u časopisu The European Physical Journal E, Trachenko i suradnici proučavali su i složenije biološke tekućine, posebno krv.
Krv je mnogo složenija od obične tekućine jer sadržava plazmu, crvene krvne stanice, trombocite i druge sastavnice koje međusobno djeluju. Njezina viskoznost ovisi o načinu na koji se te sastavnice ponašaju i međusobno povezuju.
Primjerice, crvene krvne stanice mogu se grupirati i tako povećati otpor protoku. Kada se krv kreće brže, takve se skupine mogu razdvojiti, čime se olakšava njezino protjecanje.
Istraživači su uočili da viskoznost krvi, unatoč njezinoj složenosti, ostaje iznenađujuće blizu teorijske vrijednosti povezane s temeljnim fizikalnim konstantama. Jedno od mogućih objašnjenja jest da interakcije među krvnim stanicama uključuju sile koje djeluju na vrlo malim udaljenostima, gdje su važni i molekularni i kvantni učinci.
To ne znači da je krv jednostavna posljedica zakona kvantne fizike, nego da bi njezina svojstva mogla biti povezana s istim temeljnim pravilima koja oblikuju svemir.
Jesu li zakoni prirode prilagođeni životu?
Otkrića otvaraju veliko pitanje: zašto temeljne konstante imaju upravo one vrijednosti koje omogućuju nastanak zvijezda, složenih elemenata i živih organizama?
Trachenko razmatra mogućnost da postoji više od jednog oblika takozvanog finog ugađanja svemira. Jedan skup uvjeta mogao bi omogućiti nastanak teških elemenata u zvijezdama, dok bi drugi bio potreban kako bi tekućine podržavale procese nužne za život.
Znanstvenik je iznio i spekulativnu mogućnost da bi šire načelo slično evoluciji moglo pomoći u objašnjenju nastanka kombinacija fizikalnih svojstava koje omogućuju složene strukture. Međutim, zasad nema dokaza da se temeljne konstante razvijaju takvim mehanizmom.
I dalje nije poznato zašto priroda ima upravo takve vrijednosti konstanti kakve danas opažamo.
Obična čaša vode skriva veliko kozmičko pitanje
Iako je riječ o teorijskom istraživanju, njegova je poruka intrigantna. Uvjeti potrebni za život mogli bi biti osjetljiviji nego što se na prvi pogled čini. Nije dovoljno da svemir proizvede zvijezde, planete i kemijske sastojke. Potrebno je i da fizikalna svojstva materije omoguće njihovo povezivanje u složene sustave.
Zasad istraživanje ne daje konačan odgovor na pitanje zašto postoji život, ali nudi novi način proučavanja jedne od najvećih znanstvenih zagonetki.
Sljedeći put kad natočite čašu vode, vrijedi se sjetiti da njezino jednostavno prelijevanje nije samo svakodnevna pojava. Iza njega stoje fizikalni zakoni koji bi, barem prema ovoj teoriji, mogli imati mnogo veću ulogu u postojanju života nego što smo dosad mislili.
