Una scoperta straordinaria potrebbe cambiare la nostra comprensione dell’Universo.

Lo studio, pubblicato su Science Advances nel 2023, si basa su precedenti lavori del fisico Kostya Trachenko e colleghi, i quali avevano dimostrato che la viscosità dei liquidi è direttamente collegata a costanti fisiche fondamentali. Tale scoperta aveva stabilito un limite inferiore per la fluidità dei liquidi. La ricerca più recente ha esteso l’idea alla biologia, chiedendosi se le stesse leggi fisiche che governano il cosmo possano anche, in modo implicito, determinare il funzionamento delle cellule.

Perché il flusso dei liquidi è importante per la vita

La vita dipende dal movimento a livello microscopico. I nutrienti devono attraversare le cellule, le proteine ​​devono ripiegarsi correttamente e le molecole si diffondono costantemente negli ambienti acquosi. Tutto ciò si basa sulla viscosità, la proprietà che determina la facilità con cui un liquido scorre.

Secondo i ricercatori, l’Universo sembra operare all’interno di una finestra “biologicamente favorevole” sorprendentemente ristretta, in cui viscosità e diffusione rimangono adatte alla vita. Se le costanti che governano la fisica si modificassero anche solo di pochi punti percentuali, i liquidi essenziali per la vita biologica potrebbero diventare drasticamente più densi o più fluidi.

“Comprendere come scorre l’acqua in una tazza si rivela strettamente legato alla grande sfida di individuare le costanti fondamentali. I processi vitali all’interno e tra le cellule viventi richiedono movimento, ed è la viscosità a determinarne le proprietà. Se le costanti fondamentali cambiassero, anche la viscosità cambierebbe, con conseguenze sulla vita come la conosciamo. Ad esempio, se l’acqua fosse viscosa come il catrame, la vita non esisterebbe nella sua forma attuale, o non esisterebbe affatto. Questo vale non solo per l’acqua, ma per tutte le forme di vita che utilizzano lo stato liquido per funzionare.”

Il team afferma che le conseguenze andrebbero ben oltre l’acqua potabile o gli oceani. Il sangue umano, i fluidi cellulari e le reazioni chimiche che alimentano la vita dipendono tutti da proprietà di flusso finemente bilanciate.

“Qualsiasi variazione delle costanti fondamentali, inclusi aumenti e diminuzioni, sarebbe ugualmente dannosa per il flusso e per la vita basata sui liquidi. Prevediamo che il margine di errore sia piuttosto ristretto: ad esempio, la viscosità del nostro sangue diventerebbe troppo densa o troppo fluida per il corretto funzionamento dell’organismo con una variazione di appena pochi punti percentuali di alcune costanti fondamentali come la costante di Planck o la carica dell’elettrone”, ha affermato il professor di fisica Kostya Trachenko.

Una nuova interpretazione della sintonizzazione cosmica

I fisici dibattono da tempo sul perché le costanti dell’Universo appaiano così finemente sintonizzate. Minime differenze in valori come la carica dell’elettrone o l’intensità delle forze fondamentali potrebbero impedire alle stelle di formare gli elementi pesanti necessari alla formazione dei pianeti e alla vita.

Ciò che rende insolita questa ricerca è il fatto che sposta la discussione dalle stelle e dalle galassie al livello delle cellule viventi. Le precedenti argomentazioni sulla sintonizzazione fine si concentravano spesso sulle reazioni nucleari all’interno delle stelle. Questo lavoro sostiene che, anche se le stelle e gli elementi pesanti si fossero comunque formati, la vita potrebbe rimanere impossibile se i liquidi non potessero fluire correttamente all’interno degli organismi.

Ciò introduce un secondo livello di messa a punto. Le costanti non solo sembrano compatibili con un universo pieno di materia, ma anche con sistemi biologici che dipendono da delicate dinamiche liquide.

I ricercatori ipotizzano addirittura che possano essersi verificate diverse fasi di ottimizzazione. Nell’articolo, Trachenko paragona questa possibilità all’evoluzione biologica, in cui i tratti emergono indipendentemente nel tempo. L’idea rimane speculativa, ma solleva la possibilità che la natura possa favorire strutture fisiche stabili in modi che gli scienziati non comprendono ancora appieno.

Ricerche successive hanno ampliato l’idea

Dalla sua pubblicazione originale, gli scienziati hanno continuato a esplorare il legame tra viscosità, diffusione e comportamento dei fluidi e i principi fondamentali della fisica. Studi teorici successivi hanno analizzato come il movimento dei liquidi all’interno delle cellule possa imporre ulteriori limiti ai valori delle costanti fisiche, soprattutto in sistemi che coinvolgono “macchine” biochimiche come i motori molecolari.

Altri ricercatori hanno anche esaminato come la viscosità stessa possa derivare da leggi fisiche più profonde. Un’analisi del 2023 ha evidenziato prove crescenti che la viscosità dei liquidi potrebbe essere collegata a limiti fisici universali piuttosto che essere semplicemente una proprietà misurata in laboratorio.

Nel loro insieme, questi studi stanno contribuendo a ridefinire un antico mistero scientifico. Invece di considerare le costanti della natura solo attraverso la lente della cosmologia e della fisica delle particelle, gli scienziati si chiedono sempre più spesso se anche le condizioni necessarie per lo scorrimento dei liquidi e il funzionamento delle cellule debbano essere incluse nell’equazione.

La fisica e la biologia potrebbero essere più connesse di quanto pensassimo?

L’idea rimane altamente teorica, e molti fisici avvertono che non esiste ancora una spiegazione universalmente accettata del perché le costanti della natura abbiano i valori osservati. Tuttavia, la ricerca apre una prospettiva inaspettata su uno dei più grandi interrogativi della scienza.

Per decenni, il mistero delle costanti fondamentali è stato esplorato principalmente attraverso buchi neri, stelle e particelle subatomiche. Questo lavoro suggerisce che la risposta potrebbe anche riguardare qualcosa di molto più vicino alla vita di tutti i giorni: la semplice capacità dei liquidi di fluire attraverso le cellule viventi.