ثوابت الفيزياء وراء وجود الحياة: اكتشاف جديد يفتح نقاشاً عن ضبط الكون

في بحث نظري نشره الفيزيائي كوستيا تراتشينكو من جامعة كوين ماري في لندن، يُطرح تفسير جديد لأحد أعمق الأسئلة في الفيزياء: لماذا تحمل الثوابت الفيزيائية الأساسية للكون القيم التي نرصدها بالضبط؟ ويجادل تراتشينكو بأن هذه الثوابت لا يكفي أن تسمح بتشكّل النجوم والكواكب والعناصر الثقيلة كالكربون والأكسجين، بل يجب أيضاً أن تسمح بتدفق السوائل بالشكل الذي تحتاجه العمليات الحيوية داخل الخلايا وبينها، وهو شرط إضافي لم يحظ باهتمام كافٍ من قبل.

ويوضح تراتشينكو أن تغيّراً بنسبة لا تتجاوز بضع نقاط في المئة في ثوابت مثل ثابت بلانك أو شحنة الإلكترون قد يدفع لزوجة الدم خارج النطاق الذي تحتاجه وظائف الجسم للعمل بشكل سليم، إما بأن تصبح السوائل أكثر كثافة من اللازم أو أكثر رقة من اللازم لنقل المواد داخل الخلايا. ويقول الباحث: "نتوقع أن يكون هذا النطاق ضيقاً جداً"، في إشارة إلى محدودية الهامش المسموح به لهذه الثوابت لتبقى الحياة ممكنة.

ويستند هذا الطرح إلى نتيجة سابقة توصّل إليها تراتشينكو وزملاؤه عام 2020، أظهرت أن الثوابت الفيزيائية الأساسية تفرض حداً أدنى لـ اللزوجة التي يمكن أن تبلغها السوائل. واعتُبرت هذه النتيجة الخيط الأول الذي قاد إلى دراسة لاحقة أوسع، نُشرت عام 2023 في مجلة Science Advances تحت عنوان "قيود على الثوابت الفيزيائية الأساسية مستمدة من اللزوجة والانتشار الملائمين للحياة"، حلّلت فيها العلاقة بين اللزوجة والانتشار الجزيئي، وهما العمليتان الأساسيتان اللتان تتحكمان في حركة المواد داخل الخلايا، وعلاقتهما المباشرة بقيم الثوابت الفيزيائية الأساسية.

ويشدد البحث على أن هذا العمل نظري بالكامل، أي أنه يستند إلى نماذج حسابية ومحاكاة رياضية، لا إلى تجارب فعلية غيّرت قيم الثوابت الفيزيائية الأساسية للتحقق من النتيجة مباشرة، كما أن الحدود المقبولة لأشكال الحياة المختلفة لا تزال غير مؤكدة بدقة كافية.

وفي دراسة متابعة نُشرت في يناير 2025 بمجلة The European Physical Journal E، بحث تراتشينكو مع زملائه بي جي تيلو وستيوارت كوفمان وساورو سوتشي في حالة الدم، بوصفه خليطاً معقداً لا تزال لزوجته مرتبطة بقيمة مستمدة من الثوابت الفيزيائية الأساسية البسيطة. واقترح الباحثون أن التفاعلات بين خلايا الدم الحمراء المتقاربة جداً من بعضها، حيث تلعب تأثيرات جزيئية وكمومية دورها، قد تفسّر استمرار هذا الارتباط، وأن تقدير الثوابت المتوافقة مع الحياة يتطلب الأخذ بالاعتبار خصائص السوائل الذاتية وتأثيرات مستوى الخلية معاً.

وتفتح هذه النتائج الباب لفكرة أن الكون القابل لاستضافة الحياة قد يحتاج إلى تحقيق عدة شروط "ضبط دقيق" مستقلة في الوقت نفسه، لا شرطاً واحداً كما كان يُفترض غالباً. فقد يكون من الممكن نظرياً وجود كون تتشكّل فيه النجوم والعناصر الثقيلة بشكل طبيعي، لكن سوائله تبقى أكثر كثافة من أن تسمح بعمل الخلايا الحية. ويطرح تراتشينكو أيضاً تشبيهاً تأمّلياً بعملية التطور البيولوجي لوصف كيفية تشكّل هذه الشروط، لكنه يصف هذا التشبيه بأنه فكرة تحتاج إلى مزيد من البحث، وليست نتيجة ثابتة.

وتبقى طبيعة هذا الاكتشاف تفسيرية أكثر منها حاسمة؛ فالبحث لا يفسّر لماذا تحمل الثوابت الفيزيائية الأساسية قيمها المرصودة تحديداً، ولا يُثبت أنها تتغيّر بمرور الزمن أو من مكان إلى آخر في الكون، كما أن النتائج قد تنطبق أيضاً على أشكال حياة افتراضية تعتمد على سوائل مختلفة عن الماء. ومع ذلك، فإن الدراسة تضيف بُعداً جديداً إلى النقاش القديم حول مدى "ضبط" كوننا بدقة لاستضافة الحياة، وتدفع الباحثين إلى البحث عن شروط إضافية قد تكون ضرورية لتفسير وجودنا في هذا الكون بالتحديد.

وتتقاطع هذه الأسئلة مع نقاش علمي وفلسفي أوسع حول ما يُعرف بـ"مبدأ الضبط الدقيق للكون"، الذي يشير إلى أن قيم الثوابت الفيزيائية الأساسية تقع، على ما يبدو، ضمن نطاق ضيق جداً يسمح بوجود الكيمياء المعقدة والنجوم المستقرة والحياة كما نعرفها. وقد فسّر بعض الفيزيائيين هذا التوافق الدقيق بفرضية وجود أكوان متعددة تختلف فيها قيم الثوابت، فيما يرى آخرون أنه مجرد صدفة لا تحتاج إلى تفسير إضافي، في حين يضيف بحث تراتشينكو شرطاً جديداً إلى هذا النقاش القديم يتعلق تحديداً بخصائص السوائل الحيوية.

ويتقاطع هذا الطرح الفيزيائي الفلسفي مع الاهتمام العربي المتنامي بعلم الأحياء الفلكي؛ فإنجاز الإمارات بإيصال مسبار الأمل إلى مدار المريخ أشعل نقاشاً علمياً في المنطقة حول إمكانية الحياة خارج الأرض، كما يُعزّز توجّه وكالات الفضاء الخليجية نحو مهمات الكواكب الصغيرة هذا الاهتمام. ويُضيف بحث تراتشينكو بُعداً نظرياً عميقاً: حتى لو توافر الماء على كوكب ما، فقد تحتاج الحياة إلى ثوابت فيزيائية بعينها تجعل سوائله الخلوية قابلةً للعمل، وهو سؤال مفتوح تنطلق منه تساؤلات المنطقة العربية حول ما يختبئ في هذا الكون الشاسع.

وتحمل هذه النتائج أيضاً أهمية خاصة لعلم الأحياء الفلكي، الذي يبحث عن مؤشرات على إمكانية وجود حياة على كواكب أخرى؛ فإذا كانت شروط "الضبط الدقيق" متعددة ومستقلة كما يقترح تراتشينكو، فإن تقييم قابلية كوكب بعيد لاستضافة الحياة قد يتطلب النظر إلى عوامل تتجاوز وجود الماء ودرجة الحرارة المناسبة، لتشمل أيضاً مدى توافق الفيزياء الأساسية لذلك النظام مع احتياجات العمليات الحيوية على المستوى الخلوي.