तारा चम्किरहने, ग्रहहरू बनिरहने र पानी पनि पाइने तर तरल पदार्थ यति बाक्लो हुने ब्रह्माण्डको कल्पना गर्नुहोस्, जहाँ जीवित कोषहरूले मुस्किलले मात्र काम गर्न सक्छन्। जीवनका लागि आवश्यक रासायनिक तत्त्वहरू उपलब्ध भए पनि त्यस्तो अवस्थामा जीवित प्राणीको अस्तित्व असम्भव हुन सक्छ।
‘साइन्सडेली’का अनुसार वैज्ञानिकहरूले भौतिकशास्त्रका आधारभूत नियम र जीवनको अस्तित्व सम्भव हुने अवस्थाबीच उल्लेखनीय सम्बन्ध पत्ता लगाएका छन्।
उनीहरूको अनुसन्धानले ब्रह्माण्डका केही आधारभूत भौतिक स्थिराङ्कमा तुलनात्मक रूपमा सानो परिवर्तन हुँदा पनि तरल पदार्थ बग्ने तरिकामा ठूलो असर पर्न सक्ने देखाएको छ। यसले जीवनका लागि आवश्यक जैविक प्रक्रियाहरू नै अवरुद्ध हुन सक्छन्।
वैज्ञानिक जर्नल ‘साइन्स एड्भान्सेस’मा प्रकाशित अध्ययनमा विस्तृत रूपमा वर्णन गरिएको यो खोज लन्डनको क्विन मेरी विश्वविद्यालयका भौतिकशास्त्री कोस्त्या ट्राचेन्कोले गर्नुभएको हो।
उहाँको सैद्धान्तिक विश्लेषणले आधारभूत भौतिक स्थिराङ्कका मान निर्धारण गर्ने अर्को एउटा सर्त पहिचान गरेको छ। ती स्थिराङ्कका मानले कोषभित्र र कोषहरूबीच जीवनलाई सहयोग पुग्ने गरी तरल पदार्थ बग्न सक्ने अवस्था सुनिश्चित गर्नुपर्छ।
यस अनुसन्धानले ब्रह्माण्डबारे एउटा गम्भीर प्रश्न उठाएको छ—प्रकृतिका आधारभूत नियमहरूका मान जीवनको अस्तित्वका लागि यति उपयुक्त देखिनुको कारण के हो?
ब्रह्माण्डको स्वरूप निर्धारण गर्ने आधारभूत स्थिराङ्क
आधारभूत भौतिक स्थिराङ्क भनेका ब्रह्माण्ड कसरी सञ्चालन हुन्छ भन्ने निर्धारण गर्ने निश्चित सङ्ख्यात्मक मान हुन्। इलेक्ट्रोनको द्रव्यमान र विद्युतीय आवेश तथा प्लाङ्क स्थिराङ्क यसका उदाहरण हुन्।
प्लाङ्क स्थिराङ्क क्वान्टम यान्त्रिकीमा महत्त्वपूर्ण हुन्छ, जुन भौतिकशास्त्रको यस्तो शाखा हो जसले अत्यन्त सानो स्तरमा पदार्थ र ऊर्जाको व्यवहारको अध्ययन गर्छ।
यी परिमाणलाई सामान्यतः सार्वभौमिक र समयसँगै परिवर्तन नहुने मानिन्छ। ‘साइन्सडेली’का अनुसार यिनका मानले परमाणु र रासायनिक बन्धनको व्यवहारदेखि ताराहरूलाई ऊर्जा दिने तथा जीवनका लागि आवश्यक तत्त्वहरू उत्पादन गर्ने आणविक प्रतिक्रियासम्मका प्रक्रियालाई प्रभावित गर्छन्।
यति महत्त्वपूर्ण हुँदाहुँदै पनि वैज्ञानिकहरूले यी स्थिराङ्कका मान हामीले अवलोकन गरेअनुसार नै किन छन् भन्ने प्रश्नको उत्तर अझै पत्ता लगाउन सकेका छैनन्।
सन् २०२० मा ट्राचेन्को र उहाँका सहकर्मीहरूले गरेको अनुसन्धानबाट महत्त्वपूर्ण सङ्केत प्राप्त भएको थियो। उनीहरूले आधारभूत भौतिक स्थिराङ्कले तरल पदार्थको श्यानताको न्यूनतम सीमा निर्धारण गर्ने देखाएका थिए।
श्यानता भनेको कुनै तरल पदार्थ बग्दा त्यसले गर्ने प्रतिरोधको मापन हो। पानीको श्यानता तुलनात्मक रूपमा कम हुने भएकाले यो सजिलै बग्छ। यसको विपरीत, मह र अलकत्राजस्ता पदार्थको श्यानता बढी हुने भएकाले ती बिस्तारै बग्छन्।
अनुसन्धानकर्ताहरूले तरल पदार्थ कति सहज रूपमा बग्न सक्छ भन्ने कुराको पनि आधारभूत सीमा हुने र त्यो सीमा अन्ततः प्रकृतिका आधारभूत स्थिराङ्कसँग सम्बन्धित रहने देखाएका थिए।
सन् २०२३ को अध्ययनले यस सम्बन्धलाई अझ विस्तृत रूपमा विश्लेषण गर्दै जीवविज्ञानमा पर्ने यसको प्रभावको अध्ययन गरेको थियो।
भौतिक नियममा सानो परिवर्तनले जीवन किन असम्भव बनाउन सक्छ ?
प्रत्येक जीवित कोष अणुहरूको आवागमनमा निर्भर हुन्छ। पोषक तत्त्व आवश्यक स्थानसम्म पुग्नुपर्छ, फोहोर पदार्थ बाहिर लैजानुपर्छ र तरल वातावरणभित्र असङ्ख्य रासायनिक प्रतिक्रिया हुनुपर्छ।
अर्को महत्त्वपूर्ण प्रक्रिया विसरण हो। विसरण भनेको तरल पदार्थभित्र कणहरू स्वाभाविक रूपमा फैलिने प्रक्रिया हो। यसले अणुहरूलाई कोषभित्र एक स्थानबाट अर्को स्थानमा पुग्न सहयोग गर्छ र जीवनका लागि आवश्यक अनेकौँ रासायनिक अन्तरक्रियालाई सम्भव बनाउँछ।
यी तरल पदार्थको श्यानतामा अत्यधिक परिवर्तन भएमा यस्ता प्रक्रिया गम्भीर रूपमा प्रभावित हुन सक्छन्। तरल पदार्थ धेरै बाक्लो भएमा आवश्यक तत्त्वहरूको आवागमन प्रभावकारी नहुन सक्छ। त्यसैगरी, श्यानता अत्यन्त कम भएमा पनि जैविक कार्यका लागि आवश्यक नियन्त्रित प्रवाहमा बाधा पुग्न सक्छ।
ट्राचेन्कोले यस सम्बन्धबारे आश्चर्यजनक व्याख्या गर्दै भन्नुभयो, “एउटा गिलासमा पानी कसरी बग्छ भन्ने बुझ्नु आधारभूत स्थिराङ्कको रहस्य पत्ता लगाउने ठूलो चुनौतीसँग निकट रूपमा सम्बन्धित रहेछ। जीवित कोषभित्र र कोषहरूबीच हुने जीवन प्रक्रियाका लागि गति आवश्यक हुन्छ र त्यो गतिको प्रकृति श्यानताले निर्धारण गर्छ। आधारभूत स्थिराङ्क परिवर्तन भएमा श्यानता पनि परिवर्तन हुन्छ, जसले हामीले चिनेको जीवनलाई प्रभावित पार्छ। उदाहरणका लागि, पानीको श्यानता अलकत्राको जत्तिकै भएको भए जीवन अहिलेको स्वरूपमा अस्तित्वमा रहने थिएन वा जीवन नै सम्भव हुने थिएन। यो प्रभाव पानीमा मात्र सीमित छैन। काम गर्न तरल अवस्थाको उपयोग गर्ने सबै प्रकारका जीव प्रभावित हुनेछन्।”
यसको प्रभाव पानीभन्दा बाहिरसम्म फैलिन्छ। अहिलेसम्म ज्ञात सबै जीवन पानीमा निर्भर छन्। तर ब्रह्माण्डका अन्य स्थानमा काल्पनिक रूपमा अस्तित्वमा हुन सक्ने जीवहरूले फरक तरल पदार्थ प्रयोग गर्न सक्छन्। त्यस्ता तरल पदार्थको व्यवहारमा पनि प्रकृतिका उही आधारभूत भौतिक सीमाहरूले प्रभाव पार्नेछन्।
ट्राचेन्कोका अनुसार कोषीय जीवनलाई सम्भव बनाउने आधारभूत स्थिराङ्कका मानको दायरा आश्चर्यजनक रूपमा साँघुरो हुन सक्छ।
‘साइन्सडेली’का अनुसार उहाँले भन्नुभयो, “आधारभूत स्थिराङ्कमा हुने कुनै पनि परिवर्तन- चाहे वृद्धि होस् वा कमी- तरल पदार्थको प्रवाह र तरलमा आधारित जीवन दुवैका लागि उत्तिकै हानिकारक हुन सक्छ। हामीलाई यो अनुकूल दायरा निकै साँघुरो हुने अपेक्षा छ। उदाहरणका लागि, प्लाङ्क स्थिराङ्क वा इलेक्ट्रोनको विद्युतीय आवेशजस्ता केही आधारभूत स्थिराङ्कमा केही प्रतिशत मात्र परिवर्तन भए पनि हाम्रो रगत शरीरले सामान्य रूपमा काम गर्न नसक्ने गरी धेरै बाक्लो वा धेरै पातलो हुन सक्छ।”
यी निष्कर्ष वैज्ञानिकहरूले आधारभूत स्थिराङ्कलाई वास्तवमै परिवर्तन गरेर गरेका प्रयोगबाट नभई सैद्धान्तिक नमुनाहरूमा आधारित छन्। जीवनका विभिन्न स्वरूपले सहन सक्ने परिवर्तनको सटीक सीमा भने अझै अनिश्चित छ।
अर्बौं वर्षदेखि कायम ब्रह्माण्डीय रहस्य
यस अनुसन्धानलाई विशेष रोचक बनाउने कुरा के हो भने तरल पदार्थको प्रवाहलाई प्रभावित गर्ने उही आधारभूत स्थिराङ्कले ताराभित्र भारी तत्त्व निर्माण गर्ने आणविक प्रतिक्रियाहरूलाई पनि नियन्त्रण गर्छन्।
पहिलो जीवित कोषको उत्पत्ति हुनुभन्दा अर्बौं वर्षअघि नै ताराहरूले कार्बन र अक्सिजनजस्ता तत्त्व उत्पादन गरिरहेका थिए। पछि यी तत्त्व जीवित प्राणीका आवश्यक संरचनात्मक अवयव बने।
जटिल पदार्थको अस्तित्व सम्भव हुन ताराभित्र आणविक प्रक्रिया सञ्चालन गर्ने स्थिराङ्क निश्चित दायराभित्र हुनुपर्छ कि पर्दैन भन्ने विषयमा भौतिकशास्त्रीहरूले लामो समयदेखि अनुसन्धान गर्दै आएका छन्। तर जीवनका लागि आवश्यक रासायनिक तत्त्वहरू निर्माण हुन सक्नुले मात्र जीवन सञ्चालन हुन सक्छ भन्ने सुनिश्चित गर्दैन।
ट्राचेन्कोको विश्लेषणले ताराभित्र भारी परमाणु केन्द्रक उत्पादन गर्न आवश्यक स्थिराङ्कको संयोजनमा बाधा नपारी तरल पदार्थको प्रवाहलाई नियन्त्रण गर्ने केही भौतिक गुण परिवर्तन हुन सक्ने देखाएको छ।
अर्को शब्दमा भन्नुपर्दा, कुनै काल्पनिक ब्रह्माण्डमा जीवनका लागि आवश्यक तत्त्वहरू उत्पादन हुन सक्छन्, तर त्यहाँका तरल पदार्थ यति बाक्ला हुन सक्छन् कि कोषीय प्रक्रियाहरू सञ्चालन हुनै नसकून्।
यसको अर्थ जीवनलाई सहयोग गर्ने अवस्था तारा र ग्रह निर्माण हुन सक्ने तथा जटिल रसायन बन्न सक्ने क्षमतामा मात्र निर्भर हुँदैन। तरल पदार्थका भौतिक गुणहरूले पनि ब्रह्माण्डका आधारभूत स्थिराङ्कका लागि थप सर्तहरू निर्धारण गर्न सक्छन्।
थप अनुसन्धानमा रगतसँगको आश्चर्यजनक सम्बन्ध
यो अनुसन्धान प्रारम्भिक खोजमै सीमित रहेन। ‘साइन्सडेली’का अनुसार सन् २०२५ जनवरीमा ‘द युरोपियन फिजिकल जर्नल ई’ नामक वैज्ञानिक जर्नलमा प्रकाशित अनुवर्ती अध्ययनमा ट्राचेन्को र उहाँका सहकर्मीहरूले आधारभूत भौतिक स्थिराङ्कले अझ जटिल जैविक तरल पदार्थ, विशेष गरी रगतमा पार्ने प्रभावको अध्ययन गरे।
पानीभन्दा फरक, रगत प्लाज्मा, रातो रक्तकोष, प्लेटलेट्स र अन्य तत्त्वहरू मिलेर बनेको जटिल मिश्रण हो। यसको श्यानता अणुका गुणमा मात्र होइन, यी तत्त्वहरूबीच हुने अन्तरक्रियामा पनि निर्भर हुन्छ।
उदाहरणका लागि, रातो रक्तकोषहरू एकआपसमा जम्मा भएर समूह बनाउन सक्छन्, जसले रगत बग्न थप प्रतिरोध सिर्जना गर्छ। रगत तीव्र गतिमा बग्दा यस्ता समूह छुट्टिन सक्छन् र रगत अझ सहज रूपमा बग्न सक्छ। यस व्यवहारले रगतलाई साधारण तरल पदार्थभन्दा निकै जटिल बनाउँछ।
अनुसन्धानकर्ताहरूले अप्रत्याशित कुरा पत्ता लगाए। रगतको संरचना अत्यन्त जटिल हुनु र रातो रक्तकोषहरूको आकार तुलनात्मक रूपमा ठूलो हुनुका बाबजुद यसको श्यानता आधारभूत भौतिक मापनको स्तरमा आधारभूत भौतिक स्थिराङ्कबाट निकालिएको सैद्धान्तिक मानको आश्चर्यजनक रूपमा नजिक रहेको पाइयो।
उनीहरूले एकअर्काको नजिक रहेका रक्तकोषहरूबीच हुने अन्तरक्रियाले यस सम्बन्धको व्याख्या गर्न सक्ने प्रस्ताव गरे। रातो रक्तकोषहरू परमाणुभन्दा धेरै ठूला भए पनि तिनका सतहहरू एकअर्काको नजिक आउँदा क्रियाशील हुने बलहरूबीचको दूरी यति सानो हुन सक्छ कि अणुस्तरीय तथा क्वान्टम प्रभावसमेत महत्त्वपूर्ण हुन्छन्।
सन् २०२५ को विश्लेषणले एउटा महत्त्वपूर्ण जटिलतामा पनि जोड दिएको थियो। जीवनसँग अनुकूल हुने आधारभूत स्थिराङ्कको दायरा अनुमान गर्दा आधारभूत भौतिकशास्त्रले निर्धारण गर्ने तरल पदार्थका अन्तर्निहित गुणका साथै कोष र अणुहरूबीचको अन्तरक्रियाबाट उत्पन्न हुने अतिरिक्त प्रभावलाई पनि ध्यान दिनुपर्छ।
‘साइन्सडेली’का अनुसार यी निष्कर्षले ब्रह्माण्डका आधारभूत भौतिक गुण र तिनमा निर्भर जैविक प्रक्रियाबीचको सम्बन्ध अध्ययन गर्न थप विस्तृत आधार प्रदान गरेका छन्।
के भौतिकशास्त्रका नियम पनि विकसित भएका हुन सक्छन् ?
यस अनुसन्धानले अर्को अझ गहिरो रहस्यतर्फ पनि सङ्केत गर्छ—विभिन्न भौतिक प्रक्रियालाई एकसाथ काम गर्न सम्भव बनाउने आधारभूत स्थिराङ्कका मान यस्तै किन छन्?
ट्राचेन्कोले उठाउनुभएको एउटा अनुमानअनुसार प्रकृतिमा अनुकूल अवस्थाको सूक्ष्म समायोजनका विभिन्न प्रक्रिया संलग्न हुन सक्छन्। ताराहरूलाई भारी तत्त्व उत्पादन गर्न सक्षम बनाउने मान र तरल पदार्थलाई कोषीय जीवनको आधार बन्न दिने मान फरक–फरक आवश्यकतासँग सम्बन्धित हुन सक्छन्।
उहाँले यसलाई जैविक विकाससँग तुलना गर्नुभएको छ, जहाँ विभिन्न उपयोगी विशेषता छुट्टाछुट्टै प्रक्रियाबाट विकसित हुन सक्छन्।
प्रकृतिले स्थिर संरचना र क्रमशः जटिल हुँदै जाने प्रणालीलाई सम्भव बनाउने भौतिक गुणहरूको संयोजन कसरी प्राप्त गर्छ भन्ने कुरा बुझाउन कुनै व्यापक विकाससम्बन्धी सिद्धान्तले सहयोग गर्न सक्छ कि भन्ने प्रश्न पनि उठाइएको छ।
तर अहिलेका लागि यो केवल एउटा परिकल्पना हो। आधारभूत स्थिराङ्क यस्तो प्रक्रियाबाट विकसित हुन्छन् भन्ने कुरा वैज्ञानिकहरूले प्रमाणित गरेका छैनन्। ती स्थिराङ्कका मान हामीले अवलोकन गरेअनुसार नै किन छन् भन्ने प्रश्नको उत्तर पनि पत्ता लागेको छैन।
तैपनि, तरल पदार्थको प्रवाह र आधारभूत भौतिकशास्त्रबीचको सम्बन्धले विज्ञानका सबैभन्दा ठूला अनुत्तरित प्रश्नमध्ये एकको अनुसन्धान गर्ने अर्को बाटो खोलेको छ।
एउटा गिलासमा पानी बग्ने वा शरीरमा रगत सञ्चार हुनेजस्तो सामान्य प्रक्रियाले समेत जीवन सम्भव बनाउने भौतिक गुण ब्रह्माण्डमा किन छन् भन्ने रहस्यको सङ्केत दिन सक्छ। (एएनआई)
प्रतिक्रिया राख्नुहोस्