As constantes fundamentais do Universo parecen estar axustadas para que exista a vida / NASA, ESA, Bruce Balick (UWashington)
O Universo parece deseñado para a vida. É unha idea que se repetiu moitas veces, e non faltan motivos para que os físicos se detivesen a miúdo a considerala. As estrelas brillan durante miles de millóns de anos, fabrican os elementos químicos necesarios para formar planetas e, ao morrer, dispérsanos polo espazo. E nalgúns deses mundos, polo menos nun que saibamos, a materia termina organizándose ata dar lugar a seres vivos capaces de preguntarse por que existe todo o demais.
Pero e se as cousas serían lixeiramente distintas? Se algunhas das constantes fundamentais da natureza tivesen outros valores, o Universo podería resultar radicalmente diferente. Quizá non habería estrelas duradeiras, os núcleos atómicos non serían estables ou a química necesaria para a vida non podería desenvolverse.
Os exemplos abundan. A carga eléctrica do electrón, as masas das partículas elementais e a intensidade das forzas que actúan entre elas determinan como se forman os átomos e como se enlazan para construír moléculas. A gravidade, pola súa banda, permite que a materia se concentre ata formar estrelas e galaxias. E a expansión do propio cosmos depende de parámetros que condicionan canto tempo teñen esas estruturas para aparecer e evolucionar.
Un dos exemplos máis coñecidos é a produción de carbono no interior das estrelas. Para que tres núcleos de helio terminen formando un núcleo de carbono, a natureza aproveita unha configuración enerxética moi particular do carbono-12, coñecida como estado de Hoyle. Calquera mínimo cambio nas propiedades das partículas e nas forzas nucleares modificaría esa reacción, alteraría a produción estelar de carbono e osíxeno e cambiaría, por tanto, a historia da vida na Terra.
Problemas como este levan décadas alimentando o debate sobre o chamado axuste fino das constantes físicas. Pero existe unha dificultade, e é que aínda non sabemos por que esas constantes teñen os valores que teñen, nin tampouco ata que punto o cambio deses valores seguiría permitindo a aparición de estruturas complexas.
Agora, unha nova peza sumouse ao crebacabezas. E ten que ver con algo aparentemente moito menos grandioso que as galaxias ou as estrelas: a facilidade coa que flúe a auga.
En agosto de 2023, o físico Kostya Trachenko, da Universidade Queen Mary de Londres, publicou en Science Advances un traballo que ampliaba o debate sobre o axuste fino cara a un territorio que ata entón recibira menos atención: a física dos líquidos e o seu papel nos procesos biolóxicos.
A idea central é sinxela de entender, aínda que as súas implicacións son profundas. Para que exista vida celular, non basta con dispoñer de carbono, osíxeno, nitróxeno e outros elementos. Tamén é imprescindible que as substancias poidan moverse, mesturarse e reaccionar tanto no interior das células como entre elas.
Porque as células non son simples recipientes inmóbiles. Moi ao contrario, no seu interior as moléculas desprázanse, os nutrientes chegan ata onde fan falta, os produtos de refugallo elimínanse e as proteínas participan nunha multitude de reaccións químicas. E resulta que unha boa parte deses procesos ten lugar en medios líquidos.
Dúas propiedades resultan fundamentais. A primeira é a viscosidade, que mide a resistencia dun líquido para fluír. A segunda é a difusión, o movemento mediante o cal as partículas se dispersan por un medio debido ao seu propio movemento molecular. Unha gota de tinta, por exemplo, termina estendéndose pola auga sen necesidade de removela. No interior dun organismo, movementos semellantes contribúen ao encontro entre moléculas que deben reaccionar entre si.
Pero se o medio fose demasiado viscoso, moitos deses desprazamentos retardaríanse. Nutrientes, proteínas e outras substancias atoparían maiores dificultades para chegar ata os seus destinos. E as reaccións químicas tamén poderían cambiar de ritmo e alterar o equilibrio do sistema.
Pensemos, por exemplo, como sería intentar vivir nun líquido coa consistencia do alcatrán. Aínda que contivese todos os ingredientes químicos necesarios, a súa resistencia ao movemento faría extraordinariamente difícil que funcionase unha maquinaria celular como a que coñecemos.
O traballo de Trachenko expón que as constantes fundamentais da natureza impoñen límites ás propiedades dos líquidos e, por tanto, ás condicións nas que eses procesos biolóxicos poden desenvolverse. Existiría así unha fiestra de valores compatibles cunha vida baseada en procesos que requiren movemento e transporte de substancias.
Tres anos antes, en abril de 2020, Trachenko e os seus colegas xa acharon unha pista crucial ao demostrar que as constantes fundamentais impoñen un límite absoluto inferior á viscosidade dos líquidos. É dicir, que existe un límite físico a esa liberdade de movemento, e que ese límite está conectado intrinsecamente coas leis do cosmos. Por tanto, é moi posible que as condicións físicas necesarias para a vida poidan utilizarse para establecer límites adicionais aos valores admisibles desas constantes. E o estudo de 2023 deu ese paso.
Nel, en efecto, Trachenko e os seus colegas extrapolan esta idea ao interior dos tecidos vivos. Toda célula depende do frenético movemento das moléculas: os nutrientes distribúense, as toxinas expúlsanse e a indispensable danza da difusión debe ocorrer sen trabas físicas. Unha alteración grave na viscosidade, xa sexa volvendo o medio demasiado pegañento ou demasiado livián, anularía ese transporte químico vital.
En palabras do propio investigador, «entender como flúe a auga nun vaso está estreitamente relacionado co gran desafío de desentrañar as constantes fundamentais. Os procesos vitais dentro e entre as células vivas requiren movemento, e é a viscosidade a que establece as propiedades deste movemento. Se as constantes fundamentais cambiasen, a viscosidade tamén o faría, impactando na vida tal e como a coñecemos».
Un concepto que non se limita unicamente á auga terrestre: «Por exemplo -prosegue Trachenko-, se a auga fose tan viscosa como o alcatrán, a vida non existiría na súa forma actual, ou non existiría en absoluto. E isto aplícase máis aló da auga, polo que todas as formas de vida que utilicen o estado líquido para funcionar veríanse afectadas».
O traballo, ademais, identifica unha distinción importante: é posible modificar as condicións que determinan o movemento dos líquidos sen alterar necesariamente, ao mesmo tempo, as combinacións de parámetros que permiten a formación de núcleos pesados nas estrelas. É dicir, que un universo hipotético podería fabricar carbono e osíxeno e, con todo, presentar propiedades de transporte incompatibles coa vida celular tal como a coñecemos.
É precisamente esta posibilidade a que amplía o problema do axuste fino. Non só importa que o cosmos produza os ingredientes da vida. Tamén importa que a materia poida organizalos e mantelos en funcionamento.
«Calquera cambio nas constantes fundamentais, incluíndo un aumento ou unha diminución, sería unha mala noticia para o fluxo e para a vida baseada en líquidos», advirte Trachenko. A través de simulacións teóricas exhaustivas, o seu equipo vaticina que «a viscosidade do noso sangue volveríase demasiado espesa ou demasiado fluída para o funcionamento do corpo cun cambio de só unha pequena porcentaxe dalgunhas constantes fundamentais, como a constante de Planck ou a carga do electrón».
Precisamente o sangue foi a gran protagonista do seguinte artigo de Trachenko, publicado en 2025 en The European Physical Journal E. No novo traballo, o investigador e os seus colegas someteron a exame a complexidade do torrente sanguíneo, o cal, lonxe de ser un fluído sinxelo como a auga, está repleto de plasma, glóbulos vermellos, plaquetas e moléculas xigantescas que tenden a apelotonarse. O asombroso foi constatar que, a pesar de esta arquitectura caótica, o sangue segue obedecendo aos constrinximentos teóricos marcados a nivel cuántico. E todo apunta a que a distancia de interacción entre dous glóbulos vermellos veciños é tan microscópica que entra de cheo nos estritos territorios cuánticos, dominados polas constantes universais.
Para rematar, hai outro aspecto que volve especialmente interesante a proposta. E é que as condicións físicas que permiten a existencia de líquidos con determinadas propiedades xa estaban presentes miles de millóns de anos antes de que aparecesen as primeiras células no noso planeta.
E é que no interior das estrelas, moito antes de que existise a vida terrestre, xa se fabricaban elementos como o carbono e o osíxeno. Os procesos nucleares que os producen dependen das propiedades das partículas e das forzas fundamentais. Despois, eses elementos foron dispersados polo espazo e terminaron incorporándose a novas xeracións de estrelas e planetas. Entre eles ao noso.
Pero hai que ser prudentes. Porque o feito de que determinados parámetros parezan compatibles coa vida non significa que coñezamos todas as posibilidades da materia, nin tampouco que a vida só poida xurdir baixo condicións idénticas ás terrestres. E, por suposto, non demostra que exista unha intención detrás das leis da natureza.Por que entón as constantes da natureza teñen precisamente os valores que observamos?
Trachenko expón unha conxectura inspirada na evolución biolóxica. Do mesmo xeito que as características dos seres vivos poden aparecer mediante procesos diferentes, quizá unha explicación futura das propiedades do Universo deba ter en conta máis dunha condición de axuste. É dicir, que a formación de elementos pesados nas estrelas e as propiedades dos líquidos necesarias para o funcionamento das células poderían representar requisitos distintos.
Evidentemente, isto está lonxe de ser demostrado, e non existe nin unha soa proba de que as constantes fundamentais evolucionen mediante un proceso equivalente á selección natural biolóxica, nin de que a natureza persiga dalgún modo a aparición de estruturas sostibles. Por agora, esa posibilidade segue sendo unha mera especulación.
A cuestión central, por tanto, continúa aberta. Os científicos saben describir con enorme precisión moitas das constantes que gobernan a materia, pero aínda non dispoñen dunha explicación definitiva de por que teñen eses valores e non outros. E o axuste fino tampouco é unha conclusión unánime sobre a improbabilidade de todos os universos alternativos: as marxes de variación admisibles dependen dos modelos e de que formas de complexidade considérense posibles.
A contribución destes traballos consiste, máis ben, en ampliar a pregunta. Durante moito tempo, o debate centrouse nas estrelas, as galaxias e a formación dos elementos químicos. Agora, a viscosidade dos líquidos e a difusión das moléculas ofrecen outra vía de análise.
Quizá a resposta non estea escondida unicamente nas grandes estruturas do cosmos ou nas partículas máis diminutas. Poida que tamén haxa pistas en algo tan cotián como a auga que cae nun vaso ou o sangue que circula polas nosas veas. Non porque eses líquidos revelen que o universo foi construído para nós, senón porque mostran ata que punto as leis físicas que gobernan a materia están conectadas coas condicións que fan posible a vida.
FONTE: José Manuel Nieves/abc.es/ciencia
