Darum kann es Leben geben: Wenn sich Naturkonstanten minimal ändern, könnte das alles zunichtemachen
Warum kann Leben im Universum überhaupt existieren? Ein Physiker denkt, dass neben der bloßen Existenz von Flüssigkeit auch deren Fließfähigkeit über Leben entscheidet. Seine Arbeit deutet darauf hin, dass bereits kleinste Veränderungen grundlegender Naturkonstanten lebenswichtige biologische Abläufe verhindern könnten.
Naturkonstanten bestimmen, wie Materie und Energie sich zueinander verhalten. Die Werte beeinflussen Atome, chemische Bindungen und Kernreaktionen in Sternen. Nach heutigem Verständnis bleiben sie überall im Universum gleich. Warum sie gerade diese Werte besitzen, ist bisher jedoch vollkommen unklar.
Der Physiker Kostya Trachenko von der Queen Mary University of London erklärt, dass es eine weitere mögliche Bedingung für Leben geben könnte: Flüssigkeiten müssen so fließen, dass biologische Prozesse überhaupt funktionieren können. Seine im Jahr 2023 in Science Advances veröffentlichte Untersuchung legt nahe, dass, wenn grundlegende Konstanten verändert werden, das auch die Zähigkeit von Flüssigkeiten verändern könnte.
Der Widerstand einer Flüssigkeit gegen das Fließen wird als Viskosität bezeichnet. Wasser bewegt sich leicht, Honig viel langsamer. Bereits früher hatten Trachenko und seine Kollegen gezeigt, dass Naturkonstanten die Viskosität nach unten hin begrenzen.
Wenn Flüssigkeiten zäh werden
Zellen sind auf Stofftransport angewiesen: Nährstoffe müssen ankommen, Abfallstoffe müssen abtransportiert werden und chemische Reaktionen müssen möglich sein. Verändert sich die Viskosität zu sehr, können diese Vorgänge und weitere biologische Abläufe gestört werden.
Zu verstehen, wie Wasser in einer Tasse fließt, hänge laut Trachenko eng mit der großen Herausforderung zusammen, die fundamentalen Konstanten zu bestimmen. „Lebensprozesse in und zwischen Zellen erfordern Bewegung, und die Viskosität legt die Eigenschaften dieser Bewegung fest“, sagt der Physiker. „Wenn Wasser beispielsweise so zähflüssig wäre wie Teer, gäbe es Leben in seiner heutigen Form nicht – oder überhaupt nicht.“
Betroffen wäre nicht allein Wasser. Zwar beruht alles bekannte Leben auf Wasser, in der Theorie könnten Lebewesen jedoch auch andere Flüssigkeiten nutzen. „Eine Veränderung der fundamentalen Konstanten – nach oben oder unten – wäre für das Fließen und für flüssigkeitsbasiertes Leben gleichermaßen schlechte Nachrichten“, sagt Trachenko. Wenige Prozent Änderung, etwa der Planck-Konstante oder der Elektronenladung, könnten etwa Blut zu dick- oder zu dünnflüssig machen.
Zutaten allein reichen nicht
Die Überlegungen stammen aus der Theorie – nicht aus Experimenten mit veränderten Konstanten. Wie groß der tatsächliche Toleranzbereich ist, bleibt also offen. Die Arbeit legt dennoch nahe, dass Sterne, Planeten und komplexe Chemie allein noch keine Lebensfreundlichkeit garantieren.
Milliarden Jahre vor den ersten Zellen mussten Sterne zunächst schwere Elemente wie Kohlenstoff und Sauerstoff erzeugen. Die Physik hinter solchen Kernreaktionen erlaubt aber nicht automatisch Flüssigkeiten, in denen Zellprozesse funktionieren. Ein Universum, in denen Kernreaktionen möglich sind, könnte also die chemischen Zutaten des Lebens hervorbringen, derweilen seine Flüssigkeiten biologisch noch ungeeignet wären.
Eine im Jahr 2025 im European Physical Journal E veröffentlichte Folgearbeit untersuchte das Blut, das – anders als Wasser – eine komplexe Mischung aus Plasma, roten Blutkörperchen und Blutplättchen ist. Zellverbände können den Strömungswiderstand verändern, bei schnellerem Fließen lösen sie sich teilweise. Trotz der Komplexität liegt die Viskosität nahe an einem theoretischen, aus Naturkonstanten abgeleiteten Wert.
Die Forschenden vermuten, dass benachbarte Blutzellen miteinander wechselwirken. An den Zelloberflächen werden Abstände auf molekularer und quantenphysikalischer Ebene relevant. Warum die Naturkonstanten ihre beobachteten Werte haben, ist damit nicht erklärt.
Trachenko denkt, dass mehrere Faktoren der Feinabstimmung zusammenkommen könnten: für die Entstehung schwerer Elemente und für lebensfreundliche Flüssigkeiten. Ein übergeordnetes Evolutionsprinzip könnte vielleicht besser erklären, wie die physikalischen Eigenschaften miteinander verknüpft sind, belegt ist das jedoch nicht.
Artikelreferenzen
Trachenko, K. (2023). Constraints on fundamental physical constants from bio-friendly viscosity and diffusion. Science Advances.
Trachenko, K., Tello, P. G., Kauffman, S. A., Succi, S. (2025). Extrinsic and intrinsic effects setting viscosity in complex fluids and life processes: the role of fundamental physical constants. The European Physical Journal E.