Pesquisadores da Queen Mary University of London propuseram uma ideia surpreendente que liga as leis mais profundas da física à própria existência da vida. O seu trabalho sugere que as constantes fundamentais do universo estão dentro de uma faixa muito estreita que permite que os fluidos fluam da mesma forma que as células vivas. Se estas constantes fossem ligeiramente diferentes, a água, o sangue e outros fluidos que sustentam a vida poderiam comportar-se de forma tão diferente que organismos complexos poderiam nunca ter surgido.
Um estudo publicado em Conquistas da ciência em 2023 baseia-se em trabalhos anteriores do físico Kosti Trachenko e seus colegas, que mostram que a viscosidade do fluido está diretamente relacionada às constantes físicas fundamentais. Esta descoberta estabeleceu um limite inferior para o quão “fluido” um líquido pode ser. Um novo estudo estende a ideia à biologia, perguntando se as mesmas regras físicas que moldam o cosmos também podem determinar silenciosamente se as células podem funcionar.
Por que o fluxo de fluidos é importante para a vida
A vida depende do movimento em escala microscópica. Os nutrientes devem viajar através das células, as proteínas devem se dobrar corretamente e as moléculas são constantemente distribuídas em um ambiente aquoso. Tudo depende da viscosidade, a propriedade que determina a facilidade com que um líquido flui.
Segundo os investigadores, o Universo parece operar numa janela “biológica” surpreendentemente estreita, onde a viscosidade e a difusão permanecem adequadas à vida. Se as constantes que governam a física mudassem apenas alguns por cento, os fluidos importantes para a biologia poderiam tornar-se significativamente mais espessos ou mais finos.
“Compreender como a água flui em um copo acaba por estar intimamente relacionado à grande tarefa de elucidar as constantes fundamentais. Os processos de vida dentro e entre as células vivas exigem movimento, e é a viscosidade que determina as propriedades desse movimento. Se as constantes fundamentais mudarem, a viscosidade mudará demais para afetar a vida como a conhecemos. Por exemplo, se a água fosse viscosa como a resina, a vida não existiria em sua forma atual, ou de forma alguma. Isso se aplica não apenas à água, mas a todas as formas de vida que funcionam em um o estado líquido será afetado.”
A equipe diz que os efeitos se estenderão muito além da água potável ou dos oceanos. O sangue humano, os fluidos celulares e a química que sustenta a vida dependem de propriedades cuidadosamente equilibradas dos fluidos.
“Qualquer mudança nas constantes fundamentais, incluindo aumentos ou diminuições, seria igualmente uma má notícia para o fluxo e para a vida baseada em fluidos. Esperamos que a janela seja bastante estreita: por exemplo, a viscosidade do nosso sangue se tornará demasiado espessa ou demasiado fina para o corpo funcionar com apenas algumas alterações percentuais em alguma constante fundamental, como a constante de Planck ou a carga de um eletrão.” Isto foi relatado por Kostya Trachenko, professor de física.
Uma nova reviravolta no ajuste fino cósmico
Os físicos há muito debatem por que as constantes do universo parecem ajustadas. Pequenas diferenças de valores, como a carga de um eletrão ou a intensidade das forças fundamentais, podem impedir que as estrelas formem os elementos pesados necessários aos planetas e à vida.
O que torna este estudo extraordinário é que ele leva a discussão das estrelas e galáxias ao nível das células vivas. Os argumentos anteriores de ajuste fino frequentemente focavam nas reações nucleares dentro das estrelas. O artigo argumenta que mesmo que as estrelas e os elementos pesados ainda estivessem em formação, a vida ainda poderia ser impossível se os fluidos não pudessem fluir adequadamente dentro dos organismos.
Isso introduz um segundo nível de ajuste fino. As constantes não apenas parecem compatíveis com um universo cheio de matéria, mas também com sistemas biológicos que dependem de uma delicada dinâmica de fluidos.
Os pesquisadores ainda sugerem que podem ter ocorrido vários estágios de ajuste. No artigo, Trachenko compara esta possibilidade à evolução biológica, onde as características emergem de forma independente ao longo do tempo. A ideia permanece especulativa, mas levanta a possibilidade de que a natureza possa contribuir para estruturas físicas estáveis de formas que os cientistas ainda não compreendem completamente.
Pesquisas posteriores expandiram a ideia
Após a publicação inicial, os cientistas continuaram a explorar como a viscosidade, a difusão e o comportamento dos fluidos se relacionam com a física fundamental. Trabalhos teóricos subsequentes analisaram como o movimento dos fluidos dentro das células pode impor restrições adicionais aos valores das constantes físicas, particularmente em sistemas que envolvem “máquinas” bioquímicas, como motores moleculares.
Outros pesquisadores também exploraram como a própria viscosidade pode surgir de leis físicas mais profundas. Uma análise de 2023 mostrou evidências crescentes de que a viscosidade do fluido pode estar relacionada a limites físicos universais, em vez de ser simplesmente uma propriedade medida em laboratórios.
Juntos, esses estudos estão ajudando a mudar um antigo mistério científico. Em vez de ver as constantes da natureza apenas através das lentes da cosmologia e da física de partículas, os cientistas questionam-se cada vez mais se as condições necessárias para o fluxo de fluidos e o funcionamento das células também deveriam fazer parte da equação.
A física e a biologia poderiam estar mais conectadas do que pensávamos?
A ideia permanece altamente teórica, e muitos físicos alertam que ainda não existe uma explicação geral para o motivo pelo qual as constantes da natureza têm os valores observados. Mas a investigação abre um caminho inesperado para pensar sobre uma das maiores questões da ciência.
Durante décadas, o mistério das constantes fundamentais foi explorado principalmente através de buracos negros, estrelas e partículas subatômicas. Este trabalho sugere que a resposta também pode envolver algo muito mais próximo da vida cotidiana: a simples capacidade dos fluidos de fluir através das células vivas.
