| applet-magic.com Thayer Watkins Silicon Valley & Tornado Steeg De V.S. |
|---|
|
van de Betekenis van Geur |
Dit materiaal moet het werk van Luca Turin verklaren en bekend maken. Luca Turin ontwikkelde een theorie dat de geur van substanties op de frequenties van trilling van hun molecules gebaseerd is. Het volledige verhaal wordt gegeven in boek van Chandler Burr De Keizer van Scent: Een verhaal van Parfum, Obession, en het Laatste Geheim van de Betekenissen. De boek van Burr is een prachtige ervaring voor iedereen wie schattenparfums en de andere verrukkelijke geuren van het leven. Bovendien Burr introduceert de lezer aan een prachtig lid van het menselijke ras, Luca Turin, van wie mening en buitensporige betekenis van humeur verrukkelijk zijn. Het materiaal is hier nochtans meer dan een overzicht van de Keizer van Scent. Het gaat in enkele technisch detail dat Burr oordeelundig verkoos om uit een boek voor het grote publiek te verlaten en een afwisselende verklaring voor enkele materiaal verstrekt dat hij omvatte.
Strikt genomen kwam de theorie van de betekenis van geur die door Luca Turin wordt ontwikkeld niet met hem voort, maar hij was wie het ontwikkelde en de wetenschappelijke steun verleende. In 1985 vond Turin het idee dat de geur van een substantie door frequenties van trilling van zijn molecules van een artikel door R.H. Wright in een uitgave van 1977 van de de dagboekChemie en Industrie wordt bepaald. Wright in zijn draai had het idee van de werkzaamheden van Malcolm Dyson gekregen die in 1938 het aan de Britse Maatschappij voor Chemie en de Industrie voorstelde. Burr citaten Dyson zoals zeggend,
Het schijnt, heren, dat de menselijke neus op de een of andere manier één of andere soort spectroscoop huisvest die van menselijk vlees wordt gemaakt.
Dit was een vreemd ongelukkige keus van woorden op het deel van Dyson omdat het de theorie maakte zo onwaarschijnlijk schijnen onmogelijk te zijn. Iedereen wie het in die vorm verneemt is gewaarborgd om het als onzin te verwerpen. Het probleem met deze karakterisering van de betekenis van geur is niet alleen dat het op een wetenschappelijk instrument maar op één enkel instrument zinspeelt. Als wij het mechanisme overwegen waardoor de menselijke oogwerken wij zien dat een essentiële eigenschap is die daar veelvoudig zijn impliceerden de eenheden: de rode, groene en blauwe kegels en de grijze schaalstaven. En met deze eerder eenvoudige eenheden kan het menselijke oog ontdekken en distinquish de frequenties van de elektromagnetische trilling. Het menselijke oog is een spectrometer maar werkt op volledig verschillende principes dan het wetenschappelijke instrument. Wat uit het hieronder materiaal komt is het begrip dat de kleur geen bezit van het licht is, is het het resultaat van de relatieve reactie van de kegels van het oog aan de elektromagnetische straling.
De retina van het oog bevat uiterst kleine organen genoemd kegels die chemische producten bevatten die voor lichte straling selectief gevoelig zijn. Er zijn drie types van kegels die verschillende sensitivies aan verschillende frequenties van licht hebben. Freqency van straling is omgekeerd verwant met zijn golflengte. Het is gemakkelijker om een golflengte te visualiseren dan een frequentie zodat zal de golflengte in wat worden gebruikt volgt. De golflengte wordt uitgedrukt in micrometers; d.w.z., in millionth van een meter.
De grafiek toont hieronder de gevoeligheid van de drie types van kegels als functie van golflengte.
De duidelijke naam voor de kegels die voor zogenaamd rood licht het gevoeligst zijn is rode kegels en eveneens voor de groene en blauwe kegels. Het is niet dat de rode kegels slechts voor rood licht gevoelig zijn; het is dat hun gevoeligheid voor rood licht grootst is.
De efficiencykrommen voor de rode en groene kegels kruisen (d.w.z., zijn precies gelijk) voor straling van golflengte over 0.56 μm. Wanneer het oog 0.56 straling ziet μm eveneens bevordert het de rode en groene kegels over. De visuele waarneming van dichtbij gelijke stimulatie van de rode en groene kegels is geelheid. De straling van golflengte 0.56 μm is niet geel zelf meer dan microgolfstraling of de radiogolven hebben een kleur. De geelheid komt uit gelijke stimulatie van de rode en groene kegels. Licht met inbegrip van straling van gelijke intensiteit bij 0.58 μm en 0.54 μm golflengte, de golflengten van maximumefficiency voor de rode en groene kegels, ook zou waargenomen worden als geel licht. Er zou wat stimulatie van de blauwe kegels door de 0.54 straling zijn μm die de geelheid van de waarneming zou verlichten. Maar over het algemeen zal om het even welke combinatie lichte golven die gelijke stimulatie van de rode en groene kegels en te verwaarlozen stimulatie van de blauwe kegels geven geel worden waargenomen.
De witte kleur komt uit gelijke stimulatie van alle drie kegels. Het viooltje komt uit gelijke stimulatie van de rode en blauwe kegels. Dit moet uit licht komen dat uit langere golflengten wordt samengesteld de rode kegels te bevorderen zonder de groene kegels en het kortere golflengtelicht te bevorderen om de blauwe kegels maar niet de groene kegels te bevorderen. Zo er kan enig golflengtelicht zijn dat geel schijnt te zijn maar daar kan enig golflengtelicht zijn niet dat violet schijnt te zijn.
De efficiencykrommen voor de kegelreceptoren worden getoond in het bovengenoemde diagram zoals gaand naar nul, maar zij die waarschijnlijk verminderen asymptotisch aan nul als een Gaussian kromme. De reden om dit te zeggen is dat het zeer hoge intensiteitslicht van een laser die infrarood licht uitzendt zoals zijnd diep robijnrood rood wordt waargenomen. Infrared heeft geen kleur maar zijn intensiteit is zo groot dat het de rode kegels in de staart van de efficiencykromme bevordert waar de efficiency van de waarneming klein maar nonzero is.
Zijn miljoenen kleuren die het oog kan waarnemen. Dit betekent dat elk type van kegels slechts decern over honderd van verschillende niveaus van intensiteit vergt. Het resultaat van dit vrij eenvoudige mechanisme van kleurendifferentiatie is een gevoeligheid aan golflengte en frequentie die dat van een wetenschappelijke spectrometer wedijvert.
Overweeg nu menselijke hoorzitting. De organen van het binnenoor ontdekken vrij goed en onderscheiden de verschillende frequenties van correcte golven. Er is geen esoterische fysica in kwestie. Dat alles is geïmpliceerdk is het fenomeen van resonantie. Een fysieke structuur zoals a stringed muzikaal instrument heeft resonantiefrequenties dusdanig dat als het bij die frequenties wordt bevorderd het in reactie zal trillen. De resonantie komt voor wanneer de golflengte van de stimulus een integrale fractie van de golflengte van resonator is; b.v., is de stimulusgolflengte half of één vierde van de resonantiegolflengte.
Als een ononderbroken geluid van één frequentie op een reeks resonators beïnvloedde zou er kunnen zijn die de zelfde golflengte zoals het geluid heeft. De resonators vergen zijn niets meer dan koorden van verschillende lengten onder spanning of pijpen van verschillende lengten elk met één gesloten eind. Het apparaat met van de zelfde resonantiegolflengte zoals correct wasve zou resoneren zou en zijn trilling kunnen worden genoteerd.
In het geval van het binnenoor wordt een continuum van resonators gecreÃërd door het hebben van een verminderd kanaal. Wanneer de stimulus correcte golf een punt in het kanaal bereikt waar de breedte van het kanaal een integraal veelvoud van de golflengte van de correcte golf toen is komt voor de resonantie en de fysieke beweging die door resonantie wordt gecreÃërd wordt overgebracht naar de minieme haren in de kanaalmuren die zo de auditieve zenuw bevorderen. Het is al prachtig eenvoudig maar vrij efficiënt, prachtig efficiënt.
In het schematische diagram hierboven, gaat de correcte straal het kanaal bij de lagere linkerhoek van het kanaal in. Het reist over het kanaal wordt nagedacht van de muur. Het recrosses het kanaal slechts moet worden weerspiegeld dat. Als straalreizen afwisselend over het kanaal aan het recht vermindert de kanaalbreedte. Op wat punt kan de wegafstand over het kanaal de golflengte van het geluid aanpassen en de resonantie komt voor.
In het binnenoor wordt het verminderende kanaal gerold in een spiraal voor compactheid maar de functie blijft het zelfde.
Het oog en het oor verstrekken twee voorbeelden van menselijke organen die in sommige betekenisfrequenties meten. Het oor antwoordt aan mechanische trillingen in de lucht. Dit is geen verfijnd probleem, maar de reactie van het oog op elektromagnetische straling is iets die onaannemelijk zou schijnen te zijn als niet onmogelijk maar het dit doet.
Linda Bucck van de Universiteit van Colombia ontdekte de geurreceptoren in ongeveer 191. Zij liggen op een thumbnail-gerangschikt flard van weefsel in de hogere neuspassage. Het mechanisme voor deze verrichting van receptor is nog niet gevestigd maar er is algemene overeenstemming dat zij zijn wat de sensatie van geur veroorzaakt. Het is ook niet geweten hoeveel verschillende types van deze receptoren er zijn. Dit zou een essentiële factor in het bepalen zijn het aantal verschillende geurenmensen kan waarnemen.
De berekening van de frequenties van de trillingen van een daadwerkelijke molecule is een complexe en moeilijke berekening. Het is lonend om eerste hoogst vereenvoudigde modellen van molecules te overwegen. In het beeld hieronder wordt afgeschilderd een model van chloor, Cl2. De twee gebieden, die de chlooratomen vertegenwoordigen, worden verbonden door een verlengde band die zich kan uitrekken of buigen.
De atomen hebben gelijke massa's van m en de band heeft elasticiteit k, de verlenging per toegepaste eenheid van kracht. De fysieke analyse vestigt een vergelijking voor de motie van de gebieden onder de elastische kracht van de band. Deze vergelijking, een differentiële vergelijking, heeft een oplossing voor de heen-en-weer motie van de gebieden (het uitrekken zich van de band) die cyclisch is. De frequentie ν van deze motie is gelijk aan de vierkante wortel van de verhouding van k aan m.
Aldus aangezien de massa van de atomen stijgt gaat de frequentie onderaan maar als springiness van de bandverhogingen dat de frequentie van de schommeling doet. Maar als de massa wordt verdubbeld wordt de frequentie niet half van wat het maar in plaats daarvan ongeveer 71% (de vierkante wortel van helft) was van wat het was.
In het geval van met twee atomen molecules zoals Cl2, H2, O2 en N2 is er slechts één wijze van trilling, het uitrekken zich van de band. Voor molecules van atomics meer dan twee zijn er meer wijzen van trilling. De eenvoudige formule voor het aantal wijzen van trilling van een molecule van natomen is
De natomen elk hebben 3 graden van vrijheid voor hun het plaatsen in 3D ruimte. De molecule wordt bekeken vanuit het perspectief van zijn centrum van massa. Het specificeren van de plaats en de richtlijn van de molecule put 3 graden van vrijheid in de plaats van het centrum van massa en 3 graden van vrijheid in de hoeken van richtlijn van de molecule uit. Aldus in het algemeen is de graad van vrijheid en wijzen van trilling binnen de molecule 3n-6. Maar als is de atomen al leugen volgens een rechte lijn het welke niet hoek van belang de molecule over die lijn heeft, vandaar zijn de graad van vrijheid 3n-5.
Om het even welke met twee atomen molecule is automatisch een lineaire molecule. De graad van vrijheid en aantal wijzen van trilling van een met twee atomen molecule zijn 3(2)-5=1. Aldus is de enige wijze van trilling van een met twee atomen molecule het uitrekken zich/aanbesteding van de band.
De watermolecule H2O heeft de banden die van waterstof twee een hoek van ongeveer 107° maken
De graad van vrijheid voor de watermolecule is 3(3)-6=3. Deze zijn: 1. Het symmetrische streching van banden 2. Het asymmetrische uitrekken zich van banden 3. Het scissoring van de bandhoek.
Een kooldioxidemolecule heeft de drie atomen in een lijn. Daarom zijn zijn graad van vrijheid 3(3)-5=4.
De wijzen van trilling zijn het symmetrische en asymmetrische uitrekken zich en toen twee wijzen om trilling te buigen. De frequenties van trilling van de twee wijzen om te buigen zijn gelijk.
De hieronder afgeschilderde molecule is een ammoniakmolecule zonder enige vertegenwoordiging van de banden tussen de drie waterstofatomen (in blauw) en het stikstofatoom (in sinaasappel).
Deze molecule heeft alle moties verbonden aan zich het uitrekken van de banden plus het heeft combinaties deze moties en het scissoring van de bandhoek. Het aantal wijzen van trilling van de ammoniakmolecule is 3(4)-6=6.
Hieronder is depiction van ch4 van de methaanmolecule.
De waterstofatomen (in blauw) vormen de hoeken van een viervlakkige piramide met het (zwarte) koolstofatoom op het centrum van de piramide. De methaanstructuur heeft ook een rijke reeks wijzen van trilling.
(Om zijn verdergegaan.)
Enantiomers zijn twee structuren die de zelfde delen en de zelfde aaneenschakelingen tussen de delen hebben maar zijn niet identiek op de zelfde manier dat linker en rechts niet identiek is. Hieronder worden afgeschilderd aan molecules die enantiomers van elkaar zijn.
Als één molecule wordt getold rond zodat de gele en groene atomen de zelfde groepering toen hebben is het rode atoom voor vooraan terwijl het rode atoom voor andere behing. Als de rode atomen vast worden gehouden en één molecule wordt geroteerd zodat heeft de gele en groene atomengelijke toen één molecule het blauwe atoom bij de bovenkant en andere heeft het bij de bodem.
Een golffenomeen, zoals een correcte golf, gaat door een cyclus. In het geval van een correcte golf is het een schommeling in druk. Van een uitgangspunt vermindert waarin de druk aan de achtergrond pressue het stijgt tot niveau boven de achtergronddruk dan gelijk is terug naar achtergronddruk. Maar dit is geen volledige cyclus. Er is de tweede fase waarin de druk aan een niveau onder achtergronddruk alvorens toe te nemen veiligheidskopie aan achtergronddruk vermindert. Dit is de volledige cyclus. Het aantal tijden per seconde dat de druk door de volledige cyclus gaat wordt genoemd de frequentie van de correcte golf. Hieronder wordt getoond een grafiek van de afwijkingen in druk in tijd voor een correcte golf.
De nota van a op de muzikale schaal heeft een frequentie van 440 cycli per seconde. De golflengte van die nota is 75.3 cm. Het product van de frequentie van een golf en zijn golflengte is gelijk aan de snelheid van die golf.
De snelheid van geluid variÃërt met temperatuur en druk. In de standaardomstandigheden van 32° F (0° c) en 14.7 psi (100.000 Pascal) zijn snelheid is 331.3 meters per seconde (741 mijlen per uur). De variatie in druk betrokken bij geluid is echt minuscule, ongeveer 0.1 van Pascal in vergelijking met een achtergronddruk van 100.000 Pascal.
Hieronder worden getoond de gevallen van drie verschillende golven met verschillende frequenties en golflengte en het feit dat er een omgekeerd verband tussen frequentie en golflengte is.
Of de frequentie of de golflengte kan worden gebruikt om een golffenomeen te kwantificeren, maar een andere maatregel wordt ook gebruikt, het golfaantal. Wavenumber is eenvoudig wederkerig van de golflengte, of equivalently de frequentie die door de golfsnelheid wordt verdeeld. In het geval van de nota van a op de muzikale schaal is zijn wavenumber 0.0133 cm-1. In het geval van geluid, is het golfaantal geen vooral geschikte maatregel, en ook niet is het voor elektromagnetische straling. Het gele licht heeft een golflengte van ongeveer 5.5×10-5 m en vandaar is zijn wavenumber 1.82×106 m. Maar voor moleculaire trillingen is het golfaantal een geschikte manier om golfmotie te beschrijven. Wavenumbers voor moleculaire trillingen zijn in de waaier van 100 cm-1 aan 10.000 cm-1.
(Om zijn verdergegaan.)
De theorie van Luca Turin die tot zijn meest basisaard wordt verminderd is dat de receptoren in de neus aan de verschillende fundamentele trillingen van een molecule antwoorden en dat veroorzaakt de sensatie van geur. Er zijn het waarschijnlijkst een aantal verschillende types van receptoren die aan verschillende waaiers van trillingen antwoorden. Met slechts drie types van receptoren in de retina van oog kunnen miljoenen kleuren worden onderscheiden. In de neus kunnen er beduidend meer dan drie types zijn. Luca Turin kenmerkt de geurreceptoren zoals hebbend overlappende waaiers maar dat zou niet noodzakelijk het geval moeten zijn. Er zou aan het licht gebrachte waaiers kunnen zijn en de molecules die trillingen slechts in dergelijk aan het licht gebracht gamma hebben zouden geen geur hebben. Sommige substanties zoals de edele gassen van helium, neon en argon zijn mono-atomic en hebben daarom geen interne structurele trillingen. Onder de theorie van Turin zouden zij geen geur hebben. Er zijn andere molecules zoals de met twee atomen molecules van zuurstofO2 en stikstofN2 die een interne structurele trilling maar geen geur hebben. De trillingen van geur-minder konden frequenties buiten de waaiers hebben die door de geurreceptoren worden behandeld.
Het alternatief voor de theorie van Turin is de Theorie van de Vorm van Geur; d.w.z. wordt de geur van een molecule bepaald door zijn vorm. schijnbaar beslissend beetje van bewijsmateriaal voor de Theorie van de Vorm was dat er sommige enantiomers zijn die identieke trillingen maar verschillende geuren hebben. Enantiomer van een molecule is één die heeft de zelfde atomen maar in vorm de zelfde manier verschilt een linkerhand van rechts verschilt. Luca Turin wijst erop dat de overgrote meerderheid van enantiomers de zelfde geur heeft. Maar in één groep, carvones, verschillend ruiken enantiomers. Dit verschil moet worden verklaard.
De theorie van Turin van geur voorziet een rol voor de vorm van molecules. De receptoren van een bepaald type kunnen waarschijnlijk molecules binnen een beperkte waaier van grootte en vormen slechts goedkeuren. De molecules die eenvoudig te groot zijn zouden geen geur geen kwestie hebben welke trillingen zij hebben en dit wordt gevonden waar om te zijn. De molecules de waarvan vorm het moeilijk maakt om in de receptoren te passen zouden een zwakke geur hebben. De de trillingstheorie van Turin heeft niets om ongeveer te zeggen waarom sommige substanties een intense geur en anderen een zwakke geur hebben. Hij erkent dat de vormen van molecules de intensiteit van hun geuren zouden beïnvloeden.
Terwijl Turin geen speculaties inzake deze kwestie heeft gemaakt, zouden de verschillende geuren voor sommige enantiomers van door daar kunnen worden rekenschap gegeven die verschillende receptoren is die met verschillende enantiomers compatibel zijn. Zeg daar zijn receptoren van type A en B en de molecule m zal in a passen maar niet zal B maar zijn enantiomer M in B maar niet A. passen. De trillingen van m en M zijn het zelfde maar als de receptor a aan de frequenties van m antwoordt is het een verschillend signaal van de hersenen dan als de receptor B antwoordt aan de zelfde frequentie van M'. Voor andere molecules kunnen enantiomers in zowel a als B passen en zodat zouden zij de zelfde geur hebben.
Er zijn vele beetjes van bewijsmateriaal voor de trillingstheorie van Turin van geur maar twee zijn in het bijzonder opmerkelijk. De meeste organische molecules bevatten waterstofatomen evenals koolstofatomen. Waterstof er bestaat in drie isomerische vormen. Het eenvoudige waterstofatoom bestaat uit een kern bevat één proton en shell die de kern omringt die uit één elektron bestaat. Het proton heeft een massa over 1800 keer groter dan het elektron zo het grootste deel van de massa in de kern is. De grootte van het waterstofatoom wordt bepaald door elektronenshell. Een tweede vorm van het waterstofatoom, genoemd deuterium, heeft een neutraal deeltje, nuetron, in de kern evenals het proton. De grootte en de vorm van het deuteriumatoom zijn vrijwel identiek aan dat van het eenvoudige waterstofatoom, maar de massa is ongeveer tweemaal zo groot.
Als de eenvoudige waterstofatomen in een molecule door deuteriumatomen toen worden vervangen is de vorm van de molecule onaangetast maar zijn trillingsfrequenties worden verminderd substanially, ruwweg door een factor gelijk aan de vierkante wortel van (1/2). Toen deuteriated waren de molecules samengesteld het werden gevonden dat hun geur van dat van de gewone versie verschilde. Er zijn niets in de Theorie van de Vorm die van dat verschil kan rekenschap geven.
Het tweede definitieve beetje van bewijsmateriaal voor trillingstheorie is dat Turin twee molecules met de zelfde trilling maar verschillende vormen vond die het zelfde ruiken. Turin merkte op dat de zwavelsamenstellingen een distinctieve onplezierige geur hebben. Turin geloofde dat dat distinctieve karakter uit de zwavel-waterstof band kwam die een golfaantal 2500 cm-1 heeft. Hij vond een boriumsamenstelling die dat zelfde trilling en Lo had en behold had het de zelfde sulfurous geur. De vorm van de boriumsamenstelling was niets als de Theorie van de Vorm van de zwavelsamenstelling zou hebben zo een moeilijke tijd die de identieke geur verklaart.
(Om zijn verdergegaan.)
| HOMEPAGE VAN applet-magic.com HOMEPAGE VAN Thayer Watkins |
|---|