진화는 기본 상수의 값을 설명할 수 있습니다.

겉보기에 핵 물질과 궁극적으로 생명의 출현을 위해 미세 조정된 것처럼 보이는 기본 물리 상수의 값은 우주의 시작 부분에 고정되어 있지 않고 대신 생물학적 진화와 유사한 과정을 통해 시간이 지남에 따라 변경되었을 수 있습니다. 이는 유체 점도 및 확산에 대한 생명 친화적 한계가 상수 값에 제약을 가한다는 것을 보여준 영국의 한 물리학자의 가설입니다. 이러한 제약이 항성 핵합성의 요구 사항을 뛰어넘는다는 사실을 발견한 그는 살아있는 세포 내와 세포 사이의 유체 운동에 필요한 조건이 나중에 우주 역사에서 나타날 수 있다고 추측합니다.

수십 년 동안 물리학자들은 우리 우주의 놀라운 사실, 즉 많은 물리적 상수의 값이 우리 주변에서 볼 수 있는 세계의 존재에 꼭 맞는 것처럼 보인다는 가능한 설명에 대해 토론해 왔습니다. 예를 들어, 별 형성에는 수소와 헬륨이 모두 필요합니다. 그러나 이 조건은 강한 핵력의 매우 특정한 값에 따라 달라집니다. 실제 핵력보다 약하고 헬륨이 없었을 것입니다. 그러나 더 강하고 모든 수소는 (헬륨으로) 변환되었을 것입니다.

일부 과학자들은 이러한 명백한 미세 조정이 우주 설계의 증거, 심지어는 신의 존재에 대한 증거를 제공한다고 주장합니다. 대신에 다른 사람들은 물리적 조건이 우주마다 아주 약간씩 달라지면서 동시에 존재하든 순차적으로 존재하든 수많은 서로 다른 우주가 존재할 가능성에 대해 의문을 제기했습니다. 그러면 우리는 생명을 생성하기에 적합한 우주에 필연적으로 존재하게 될 것입니다. 또 다른 연구자들은 모든 것의 궁극적인 이론(아직 해결되지 않음)이 논리적으로 상수가 그러한 값을 갖도록 요구할 것이라고 가정했습니다.

우주 진화

그러나 코스티아 트라첸코 런던의 Queen Mary University에서는 다른 설명이 있을 수 있다고 생각합니다. 그는 우주에 대한 "웅장한 설계"는 필요하지 않지만, 우주의 물리적 "특성" 각각은 독립적으로 나타나고 점진적인 진화 과정을 통해 확고히 자리잡을 수 있다고 제안합니다. 동물의 특징을 강화합니다.

Trachenko가 말했듯이 이 아이디어에 대한 박차는 입자 물리학이나 우주론의 맥락에서 물리적 상수를 고려하는 것이 아니라 응집 물질 물리학의 훨씬 낮고 생물학적으로 관련된 에너지에서 이를 조사함으로써 비롯됩니다. 이 접근 방식에는 복잡한 물리적 또는 생물물리학적 프로세스를 핵심 요소로 축소한 다음 이를 하나 이상의 기본 상수로 표현하는 작업이 포함됩니다.

2020년에는 트라첸코와 바딤 브라즈킨 확립하는 논문을 발표했습니다. 점도에 대한 보편적인 하한. 쌍이 지적한 바와 같이, 유체의 점도는 액체에서 기체로의 전이를 나타내는 온도에서 최소에 도달합니다(후자의 경우 온도가 높을수록 분자 충돌이 더 많아져 유체 층 사이에 더 큰 마찰이 발생합니다). 이러한 전이를 모델링함으로써 그들은 "운동학적 점도"(점도 대 밀도의 비율)를 플랑크 상수(ħ), 분자 질량 및 전자 질량(m_e).

유체 흐름이 필수적입니다

Trachenko는 이제 그 연구가 생명의 존재에 미치는 영향을 탐구했습니다. 그가 지적했듯이 유체 흐름은 분자 수송이나 세포 증식과 관련된 확산과 같이 세포 내에서 발생하는 많은 과정에 필수적입니다. 또한 혈액 순환과 같은 대규모 다세포 과정에도 필수적입니다.

아이디어는 그러한 프로세스가 기본 상수의 값에 가하는 제약 조건을 해결하는 것이었습니다. 펄스형 혈류 및 기타 시간에 따라 변하는 현상을 지배하는 운동학적 점도 외에도 Trachenko는 정상 흐름 및 확산 상수의 동적 점도도 고려했습니다. Navier-Stokes 방정식과 고전 유체 역학의 다른 요소를 사용하여 그는 세 가지 매개 변수가 모두 다음과 같이 캐스팅될 수 있음을 보여주었습니다. m_e, 양성자 질량(m_p) and ħ (전자 전하를 특징으로 하는 동적 점도 및 확산 상수와 함께, e).

Trachenko는 세 가지 매개변수가 다양한 방식으로 기본 상수에 의존한다는 사실을 발견했습니다. 따라서 그는 각 경우에 생명에 대한 제한 표현(두 점도에 대한 최소값과 확산에 대한 최대값)을 결합하면 상수가 존재해야 하는 제한된 범위 또는 "생체 친화적인 창"이 생성된다고 말합니다. 그는 이는 관련된 생물학적 과정의 복잡성과 다양성을 고려할 때 예상치 못한 결과라고 주장합니다(세 가지 매개변수의 수치적 한계를 설정하려면 생화학자와 생물학자가 필요할 것이라고 덧붙였음에도 불구하고).

프레드 아담스 미국 미시간 대학의 교수는 기본 상수에 제약을 가하는 Trachenko의 "새로운" 접근 방식을 높이 평가합니다. 그러나 그는 현재의 생물학적 이론으로는 허용되는 점도의 전체 범위를 계산하기에는 불충분하다고 주장하면서 이것이 고유한 한계를 산출하지 못할 수도 있다고 경고했습니다. “우리가 완전하고 포괄적인 생물학 이론을 가지고 있고 그 이론이 모든 '살아있는' 우주의 점도가 특정 범위 내에 있어야 한다는 것을 보여준다면 그 주장은 강력할 것입니다."라고 그는 말합니다.

미세 구조 상수

Trachenko는 점도에 따른 한계 자체를 넘어 이러한 한계가 별 내부에 무거운 핵을 생성해야 하는 필요성에 의해 부과되는 한계와 어떻게 관련되는지 조사했습니다. 구체적으로 그는 미세 구조 상수(특징) 사이에 필요한 조정을 고려했습니다. e 및 ħ) 및 양성자 대 전자 질량비(m_p/m_e). 그는 동시에 변화한다는 것을 깨달았다. m_e 및 m_p 또는 ħ 및 e 유체 매개변수를 변경하면서 별 매개변수를 고정된 상태로 둘 수 있습니다. 즉, 서로 다른 기본 상수를 가진 우주는 원칙적으로 여전히 무거운 원소를 포함할 수 있지만 유체는 모두 적어도 타르만큼 점성이 있어 생명이 불가능합니다.

쿼크-글루온 플라즈마는 물처럼 흐른다. 계산에 따르면

그는 생명 친화적인 점도에 필요한 추가 조정이 초기 우주에서 "과잉"이라고 설명하면서 상수의 정확한 값은 최소한 10억년 전에 구워져야 한다고 지적했습니다. 인생은 어떤 모습일지. “이것은 식사가 무엇인지 결정하기 전에 셰프에게 훌륭한 식사에 적합한 재료를 구해달라고 요청하는 것과 같습니다.”라고 그는 말합니다.

그는 이러한 통찰력이 대신 진화 메커니즘을 고려하게 만들었다고 말합니다. 그는 상수가 어떻게 변할 수 있는지, 특정 값이 다른 값보다 선호되도록 하는 진화적 압력이 무엇인지에 대한 측면에서 그러한 메커니즘의 세부 사항이 이 단계에서 개략적이라는 점을 인정합니다. 그는 단지 특정한 일련의 물리적 상수가 견고한 특성을 가지고 있다면 지속될 새로운 물리적 "구조"의 출현을 선호하기 시작할 것이라고 말합니다.

“내가 말하는 내용이 매우 조잡하다는 것을 알고 있지만 현재로서는 더 구체적으로 설명할 수 있을 만큼 아는 것이 없습니다.”라고 그는 말합니다.

연구는 다음에 설명되어 있습니다. 과학의 발전.

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