倫敦瑪麗女王大學的研究人員提出了一個引人注目的想法，將物理學最深層的定律與生命本身的存在聯繫起來。他們的研究表明，宇宙的基本常數處於一個極其狹窄的範圍內，這使得液體能夠以生命細胞所依賴的方式流動。如果這些常數稍有不同，水、血液以及其他維持生命的流體將會表現出截然不同的特性，以至於複雜的有機體可能根本無法出現。
這項發表於 2023 年《Science Advances》期刊的研究，建立在物理學家 Kostya Trachenko 及其同事的早期工作之上，該工作顯示液體的黏度直接與基本物理常數相關。該發現確立了液體「流動性」的最低極限。較新的研究將此概念延伸至生物學，探討塑造宇宙的相同物理規則是否也可能悄悄地決定細胞能否正常運作。
生命依賴於微觀尺度的運動。營養物質必須在細胞內運輸，蛋白質需要正確摺疊，分子在水性環境中不斷擴散。這一切都依賴於黏度，即決定液體流動難易程度的性質。
根據研究人員的說法，宇宙似乎運行在一個令人驚訝的狹窄「對生物友善」的窗口內，在這個窗口中，黏度和擴散速率適合生命存在。如果支配物理學的常數僅改變百分之幾，對生物學至關重要的液體可能會變得異常濃稠或稀薄。
「理解水在杯子裡如何流動，竟然與解開基本常數的宏大挑戰密切相關。生命在活細胞內外進行的過程需要運動，而黏度決定了這種運動的特性。如果基本常數改變，黏度也會隨之改變，進而影響我們所知的生命。例如，如果水的黏度像瀝青一樣，生命就不會以其現有的形式存在，或者根本不存在。這不僅適用於水，所有利用液態來運作的生命形式都會受到影響。」
該團隊表示，其後果將遠遠超出飲用水或海洋的範疇。人體血液、細胞液以及驅動生命運作的化學反應，都依賴於精心平衡的流動特性。
物理學教授 Kostya Trachenko 表示：「任何基本常數的變化，包括增加或減少，對流動和基於液體的生命來說都將是同樣的壞消息。我們預計這個窗口會非常狹窄：例如，僅僅是某些基本常數（如普朗克常數或電子電荷）改變百分之幾，我們血液的黏度就會變得太濃或太稀，無法維持身體機能。」
物理學家長期以來一直在爭論為什麼宇宙的常數似乎經過了精密的微調。電子電荷或基本力強度等數值的微小差異，可能導致恆星無法形成行星和生命所需的重元素。
這項研究的獨特之處在於，它將討論的焦點從恆星和星系轉移到生命細胞的層面。先前關於精確微調的論點通常集中在恆星內部的核反應。這項工作認為，即使恆星和重元素仍然形成，如果液體無法在生物體內正常流動，生命也可能仍然不可能存在。
這引入了第二層精確微調。常數不僅似乎與充滿物質的宇宙兼容，而且與依賴精細液體動力學的生物系統也兼容。
研究人員甚至提出，可能發生了多個階段的微調。在論文中，Trachenko 將這種可能性比作生物演化，其中特徵會隨著時間獨立出現。這個想法仍然是推測性的，但它提出了自然界可能以科學家尚未完全理解的方式偏好穩定物理結構的可能性。
自最初發表以來，科學家們一直在繼續探索黏度、擴散和流體行為如何與基本物理學聯繫起來。後續的理論工作回顧了細胞內的液體運動如何可能對物理常數的值施加額外的限制，特別是在涉及生化「機器」（如分子馬達）的系統中。
其他研究人員也檢驗了黏度本身可能源於更深層物理定律。2023 年的一項分析強調，越來越多的證據表明，液體黏度可能與普遍的物理極限有關，而不僅僅是在實驗室中測量到的性質。
總之，這些研究有助於重塑一個古老的科學謎團。科學家們不再僅僅透過宇宙學和粒子物理學的視角來看待自然常數，而是越來越多地詢問，流動的液體和正常運作的細胞所需的條件是否也應該包含在方程式中。
物理學和生物學的關聯是否比我們想像的更緊密？
這個想法仍然高度理論化，許多物理學家會謹慎地指出，目前仍然沒有公認的解釋說明為什麼自然常數會具有其觀測到的值。但這項研究為思考科學上最宏大的問題之一開闢了一條意想不到的道路。
數十年來，基本常數之謎主要透過黑洞、恆星和亞原子粒子來探索。這項工作表明，答案可能也涉及與日常生活更接近的事物：液體流經活細胞的簡單能力。
