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La théorie de Luca Turin du sens de l'odeur

Ce matériel est d'expliquer et donner de la publicité au travail de Luca Turin. Luca Turin a développé une théorie que l'odeur des substances est basée sur les fréquences de la vibration de leurs molécules. La pleine histoire est donnée en livre de Chandler Burr, L'empereur du parfum : Une histoire de parfum, d'Obession, et du dernier mystère des sens. le livre de Burr est une expérience magnifique pour n'importe qui qui prise des parfums et les autres odeurs délicieuses de la vie. D'ailleurs Burr présente le lecteur à un membre merveilleux de la race humaine, Luca Turin, dont l'esprit et le sens de l'humour indigne soyez délicieux. Le matériel ici est cependant plus qu'un examen de l'empereur du parfum. Il entre dans une partie du détail technique que Burr a judicieusement choisi de laisser hors d'un livre pour le grand public et fournit une explication alternative pour une partie du matériel qu'il a inclus.

À proprement parler la théorie du sens de l'odeur développé par Luca Turin n'a pas commencé avec lui, mais il était celui qui l'a développé et si l'appui scientifique. À Turin 1985 trouvé l'idée que l'odeur d'une substance est déterminée par des fréquences de la vibration de ses molécules à partir d'un article par droit Wright dans une issue 1977 de la chimie et de l'industrie de journal. Wright à son tour avait eu l'idée des travaux de Malcolm Dyson qui dans 1938 l'ont présentée à la société britannique pour la chimie et l'industrie. Burr cite Dyson comme disant,

Il semble, des messieurs, que le nez humain loge de façon ou d'autre une certaine sorte de spectroscope faite de chair humaine.

C'était un choix singulièrement malheureux des mots de la part de Dyson parce qu'il a fait la théorie sembler si improbable quant à soit impossible. N'importe qui qui entend parler de lui du fait la forme est garantie pour l'écarter comme non-sens. Le problème avec cette caractérisation du sens de l'odeur est non seulement qu'il fait référence à un instrument scientifique mais à un instrument simple. Si nous considérons le mécanisme par lequel les travaux d'oeil humain que nous voyons qu'un dispositif essentiel est qu'il y a les unités multiples impliquées : les cônes rouges, verts et bleus et les tiges grises de balance. Et avec ces unités plutôt simples l'oeil humain peut détecter et distinquish les fréquences de la vibration électromagnétique. L'oeil humain est un spectromètre mais opère des principes complètement différents que l'instrument scientifique. Ce qui sort le matériel ci-dessous est l'arrangement que la couleur n'est pas une propriété de la lumière, il est le résultat de la réponse relative des cônes de l'oeil au rayonnement électromagnétique.

Vision de couleur

La rétine de l'oeil contient les organes minuscules appelés les cônes qui contiennent les produits chimiques qui sont sélectivement sensibles au rayonnement léger. Il y a trois types de cônes qui ont différents sensitivies à différentes fréquences de lumière. Le freqency du rayonnement est inversement lié à sa longueur d'onde. Il est plus facile de visualiser une longueur d'onde qu'une fréquence ainsi la longueur d'onde sera employée dans ce qui suit. La longueur d'onde est exprimée en micromètres ; c.-à-d., dans le millionième d'un mètre.

Le graphique ci-dessous montre la sensibilité des trois types de cônes en fonction de la longueur d'onde.

Le nom évident pour les cônes qui sont les plus sensibles à la prétendue lumière rouge est les cônes rouges et de même pour les cônes verts et bleus. Ce n'est pas que les cônes rouges sont sensibles seulement à la lumière rouge ; c'est que leur sensibilité est la plus grande pour la lumière rouge.

Les courbes d'efficacité pour les cônes rouges et verts croisent (c.-à-d., soyez exactement égal) pour le rayonnement de la longueur d'onde environ 0.56 μm. Quand l'oeil voit 0.56 rayonnement de μm il stimule les cônes rouges et verts environ également. La perception visuelle de la stimulation égale proche des cônes rouges et verts est couleur jaune. Le rayonnement du μm de la longueur d'onde 0.56 n'est plus jaune lui-même que le rayonnement de micro-onde ou les ondes radio ont une couleur. La couleur jaune vient de la stimulation égale des cônes rouges et verts. La lumière comprenant le rayonnement de l'intensité égale au 0.58 μm et à 0.54 longueur d'onde de μm, les longueurs d'onde de l'efficacité maximum pour les cônes rouges et verts, serait également perçue en tant que lumière jaune. Il y aurait de la stimulation des cônes bleus par le 0.54 rayonnement de μm qui éclairerait la couleur jaune de la perception. Mais généralement n'importe quelle combinaison des vagues de lumière qui donnent la stimulation égale des cônes rouges et verts et la stimulation négligeable des cônes bleus sera perçue en tant que jaune.

La couleur blanche vient de la stimulation égale de chacun des trois cônes. La violette vient de la stimulation égale des cônes rouges et bleus. Ceci doit venir de la lumière composée de plus longues longueurs d'onde pour stimuler les cônes rouges sans stimuler les cônes verts et la lumière plus courte de longueur d'onde pour stimuler les cônes bleus mais pas les cônes verts. Donc il peut y avoir une lumière simple de longueur d'onde qui semble être jaune mais il ne peut pas y avoir une lumière simple de longueur d'onde qui semble être violette.

Les courbes d'efficacité pour les récepteurs de cône sont montrées dans le diagramme ci-dessus comme allant à zéro, mais elles diminuent probablement asymptotiquement à zéro comme une courbe gaussienne. La raison de dire ceci est que la lumière très de forte intensité d'un laser émettant la lumière infrarouge est perçue en tant qu'étant rouge rouge profond. L'infrarouge n'a pas une couleur mais son intensité est si grande qu'elle stimule les cônes rouges dans la queue de la courbe d'efficacité où l'efficacité de la perception est petite mais de non zéro.

Sont les millions de couleurs que l'oeil peut percevoir. Ceci signifie que chaque type de cônes a besoin seulement decern environ de cent de différents niveaux de l'intensité. Le résultat de ce mécanisme relativement simple de différentiation de couleur est une sensibilité à la longueur d'onde et à la fréquence ces les rivaux qui d'un spectromètre scientifique.

Audition tonale

Considérez maintenant l'audition humaine. Les organes de l'oreille intérieure détectent et distinguent les les différentes fréquences des vagues saines tout à fait bien. Il n'y a aucune physique ésotérique impliquée. Tout ce qui est impliqué est le phénomène de la résonance. Une structure physique telle qu'a stringed l'instrument musical a des fréquences de résonance tels que s'il est stimulé à ces fréquences elle vibrera dans la réponse. La résonance se produit quand la longueur d'onde du stimulus est une fraction intégrale de la longueur d'onde du résonateur ; par exemple, la longueur d'onde de stimulus est un demi- ou un quatrième de la longueur d'onde de résonance.

Si un bruit continu d'une fréquence empiétait sur un ensemble de résonateurs il pourrait y avoir d'un qui ont la même longueur d'onde que le bruit. Les résonateurs doivent n'être rien davantage que des cordes de différentes longueurs sous la tension ou de pipes de différentes longueurs chacune avec une extrémité fermée. Le dispositif avec de la même longueur d'onde de résonance que le wasve sain résonnerait et sa vibration pourrait être notée.

Dans le cas de l'oreille intérieure un continuum de résonateurs est créé en ayant un canal conique. Quand le stimulus la vague que saine atteint un point dans le canal où la largeur du canal est un multiple intégral de la longueur d'onde de la résonance de vague saine puis se produit et le mouvement physique créé par résonance est transféré aux petits poils dans le canal mure stimuler de ce fait le nerf auditif. Il est tous les admirablement simple mais tout à fait efficace, admirablement efficace.

Dans le diagramme schématique ci-dessus, le faisceau sain écrit le canal au coin inférieur de main gauche du canal. Il voyage à travers le canal est reflété du mur. Il recrosses le canal à refléter seulement. Pendant que le faisceau voyage dans les deux sens à travers le canal vers la droite la largeur de canal diminue. À un certain point la distance de chemin à travers le canal peut assortir la longueur d'onde du bruit et la résonance se produit.

Dans l'oreille intérieure le canal effilant est enroulé dans une spirale pour la compacité mais la même chose des restes de fonction.

L'oeil et l'oreille fournissent deux exemples des organes humains qui mesurent dans quelques fréquences de sens. L'oreille répond aux vibrations mécaniques dans le ciel. Ce n'est pas un problème sophistiqué, mais la réponse de l'oeil au rayonnement électromagnétique est quelque chose qui semblerait être sinon impossible invraisemblable mais il ainsi.

Les récepteurs olfactifs

Linda Bucck d'université de Colombie a découvert les récepteurs d'odeur dans environ 191. Ils se trouvent sur une pièce rapportée ongle du pouce-classée de tissu dans le passage nasal supérieur. Le mécanisme pour l'opération de ce récepteur n'a pas été encore établi mais il y a accord général qu'ils sont ce qui produit la sensation de l'odeur. On ne le connaît également pas combien de différents types de ces récepteurs là sont. Ce serait un facteur crucial en déterminant le nombre de différentes odeurs que les humains peuvent percevoir.

Vibrations moléculaires

Le calcul des fréquences des vibrations d'une molécule réelle est un calcul complexe et difficile. Il est intéressant de considérer d'abord les modèles fortement simplifiés des molécules. Dans l'image ci-dessous est dépeint un modèle de chlore, Cl2. Les deux sphères, représentant les atomes de chlore, sont reliées par un lien ovale qui peut s'étendre ou se plier.

Les atomes ont les masses égales de m et le lien a l'élasticité k, l'élongation par unité de la force appliquée. L'analyse physique établit une équation pour le mouvement des sphères sous la force élastique du lien. Cette équation, une équation, a une solution pour le mouvement de va-et-vient des sphères (étirage du lien) qui est cyclique. Le ν de fréquence de ce mouvement est égal à la racine carrée du rapport de k à M.


ν = √k/m = (k/m) 1/2
 

Ainsi à mesure que la masse des atomes augmente la fréquence va en bas de mais si le springiness des augmentations en esclavage fait ainsi la fréquence de l'oscillation. Mais si la masse est doublée la fréquence devient non un demi- de ce qu'était il mais à la place environ 71% (la racine carrée d'un demi-) de ce qu'était il.

Dans le cas des molécules diatomiques telles que le Cl2, le H2, l'O2 et le N2 il y a seulement un mode de vibration, l'étirage du lien. Pour des molécules plus de l'atomics de deux il y a plus de modes de vibration. La formule simple pour le nombre de modes de vibration d'une molécule des atomes de n est


3n-5 pour molécules linéaires
3n-6 pour les molécules non-linéaires.
 

Les atomes chacun de n ont 3 degrés de liberté pour leur positionnement dans l'espace à trois dimensions. La molécule est regardée de la perspective de son au centre de la masse. L'indication de l'endroit et de l'orientation de la molécule épuise 3 degrés de liberté dans l'endroit de l'au centre de la masse et 3 degrés de liberté dans les angles de l'orientation de la molécule. Ainsi en général les degrés de liberté et de modes de vibration dans la molécule est 3n-6. Mais si les atomes tout le mensonge suivant une ligne droite il n'importe pas quel angle la molécule a au sujet de cette ligne, par conséquent les degrés de liberté sont 3n-5.

N'importe quelle molécule diatomique est automatiquement une molécule linéaire. Les degrés de liberté et de nombre de modes de vibration d'une molécule diatomique sont 3(2)-5=1. Ainsi le seul mode de la vibration d'une molécule diatomique est l'étirage/se contracter du lien.


La molécule d'eau H2O a les liens de l'hydrogène deux faisant un angle environ de 107°

Les degrés de liberté pour la molécule d'eau est 3(3)-6=3. Ceux-ci sont : 1. Streching symétrique des liens 2. L'étirage asymétrique des liens 3. Scissoring de l'angle en esclavage.

Une molécule d'anhydride carbonique a les trois atomes dans une ligne. Par conséquent ses degrés de liberté sont 3(3)-5=4.

Les modes de la vibration sont l'étirage symétrique et asymétrique et puis deux modes de vibration de recourbement. Les fréquences de la vibration des deux modes du recourbement sont égales.

La molécule représentée ci-dessous est une molécule d'ammoniaque sans n'importe quelle représentation des liens entre les trois atomes d'hydrogène (dans le bleu) et l'atome d'azote (dans l'orange).

Cette molécule a tous mouvements liés à l'étirage des liens plus elle a des combinaisons de ces mouvements et scissoring de l'angle en esclavage. Le nombre de modes de la vibration de la molécule d'ammoniaque est 3(4)-6=6.

Au-dessous de est la description de la molécule CH4 de méthane.

Les atomes d'hydrogène (dans le bleu) forment les coins d'une pyramide tétraédrique avec l'atome de carbone (noir) au centre de la pyramide. La structure de méthane a également un ensemble riche de modes de vibration.

(Être continué.)

Énantiomères

Les énantiomères sont deux structures ayant les mêmes parties et les mêmes tringleries entre les pièces mais ne sont pas identiques de la même manière qui une main gauche et la main droite ne sont pas identiques. Au-dessous de sont dépeints aux molécules qui sont des énantiomères de l'un l'autre.

Si une molécule est tournoyée autour de ainsi les atomes jaunes et verts ont le même alignement alors que l'atome rouge pour un est dans l'avant tandis que l'atome rouge pour l'autre behing. Si les atomes rouges sont jugés fixes et une molécule est tournée ainsi les atomes jaunes et verts assortissent alors une molécule a l'atome bleu au dessus et l'autre l'a au fond.

Fréquence, longueur d'onde et nombre de vague

Un phénomène de vague, tel qu'une vague saine, passe par un cycle. Dans le cas d'une vague saine c'est une fluctuation dans la pression. D'un point de départ dans lequel la pression est égale au pressue de fond il grimpe jusqu'au niveau au-dessus de la pression de fond puis diminue de nouveau à la pression de fond. Mais ce n'est pas un cycle complet. Il y a la deuxième phase l'où la pression diminue à un niveau au-dessous de la pression de fond avant support de montée à la pression de fond. C'est le cycle complet. Le nombre de fois par seconde que la pression passe par le cycle complet s'appelle la fréquence de la vague saine. Au-dessous de est montré un graphique des déviations dans la pression avec l'heure pour une vague saine.

La note d'A sur l'échelle musicale a une fréquence de 440 cycles par seconde. La longueur d'onde de cette note est de 75.3 centimètres. Le produit de la fréquence d'une vague et de sa longueur d'onde est égal à la vitesse de cette vague.

La vitesse du bruit change avec la température et la pression. Dans les conditions standard de 32° F (0° C) et de 14.7 livres par pouce carré (100.000 Pascal) de sa vitesse est 331.3 mètres par seconde (741 milles par heure). La variation de la pression impliquée dans le bruit est vraiment minuscule, environ 0.1 d'un Pascal comparé à une pression de fond de 100.000 Pascal.

Au-dessous de sont montrés les caisses de trois vagues différentes avec des fréquences et longueur d'onde différente et le fait qu'il y a un rapport inverse entre la fréquence et la longueur d'onde.

La fréquence ou la longueur d'onde peut être employée pour mesurer un phénomène de vague, mais une autre mesure est également employée, le nombre de vague. Le wavenumber est simplement le réciproque de la longueur d'onde, ou d'une manière equivalente la fréquence divisée par la vitesse de vague. Dans le cas de la note d'A sur l'échelle musicale son wavenumber est de 0.0133 cm-1. Dans le cas de bruit, le nombre de vague n'est pas une mesure particulièrement commode, et ni l'un ni l'autre n'est lui pour le rayonnement électromagnétique. La lumière jaune a une longueur d'onde environ de 5.5×10-5 m et par conséquent son wavenumber est 1.82×106 M. Mais pour des vibrations moléculaires le nombre de vague est une manière commode de décrire le mouvement de vague. Les wavenumbers pour des vibrations moléculaires sont dans la gamme de 100 cm-1 à 10.000 cm-1.

(Être continué.)

Théorie de Luca Turin d'odeur

La théorie de Luca Turin réduite à sa nature plus fondamentale est que les récepteurs dans le nez répondent aux différentes vibrations fondamentales d'une molécule et cela produit la sensation de l'odeur. Il y a le plus susceptible un certain nombre de différents types de récepteurs répondant à différentes gammes des vibrations. Avec seulement trois types de récepteurs dans la rétine des millions d'oeil de couleurs peut être distingué. Dans le nez il peut y avoir sensiblement plus de que trois types. Luca Turin caractérise les récepteurs d'odeur en tant qu'ayant les gammes de recouvrement mais ce ne devrait pas nécessairement être le cas. Il pourrait y avoir les gammes découvertes et les molécules ayant des vibrations seulement dans de telles gammes découvertes n'auraient aucune odeur. Certaines substances telles que les gaz nobles de l'hélium, du néon et de l'argon sont mono-atomiques et n'ont donc aucune vibration structurale interne. Sous la théorie de Turin elles n'auraient aucune odeur. Il y a d'autres molécules telles que les molécules diatomiques des O2 de l'oxygène et du N2 d'azote qui n'ont une vibration structurale interne mais aucune odeur. Les vibrations de l'odeur-moins ont pu avoir des fréquences en dehors de des gammes couvertes par les récepteurs d'odeur.

L'alternative à la théorie de Turin est la théorie de forme d'odeur ; c.-à-d. l'odeur d'une molécule est déterminée par sa forme. L'un peu apparemment décisif de l'évidence pour la théorie de forme était qu'il y a quelques énantiomères qui ont des vibrations identiques mais de différentes odeurs. Un énantiomère d'une molécule est une qui a les mêmes atomes mais diffère dans la forme la même manière qu'une main gauche diffère d'une main droite. Luca Turin précise que la grande majorité d'énantiomères ont la même odeur. Mais dans un groupe, les carvones, les énantiomères sentent différemment. Cette différence doit être expliquée.

La théorie de Turin d'odeur prévoit un rôle pour la forme des molécules. Les récepteurs d'un type particulier peuvent seulement accepter probablement des molécules dans une marge limitée des tailles et des formes. Les molécules qui sont simplement trop grandes n'auraient pas une odeur n'importe ce que les vibrations elles ont et ceci s'avère vraies. Les molécules dont la forme le rend difficile à s'adapter dans les récepteurs auraient une odeur faible. La théorie de la vibration de Turin n'a rien à dire environ pourquoi quelques substances ont une odeur intense et d'autres une odeur faible. Il reconnaît que les formes des molécules affecteraient les intensités de leurs odeurs.

Tandis que Turin n'a fait aucune spéculation sur cette matière, les différentes odeurs pour quelques énantiomères pourraient être expliquées là en étant de différents récepteurs qui sont compatibles avec différents énantiomères. Disons là sont des récepteurs du type A et B et molécule M s'adapteront dans A mais pas B mais son énantiomère M s'adaptera dans B mais pas A. Les vibrations de M et de M sont identiques mais si le récepteur A répond aux fréquences de M c'est un signal différent au cerveau que si le récepteur B répond à la même fréquence de M'. pour d'autres molécules que les énantiomères peuvent s'adapter dans A et B et ainsi elles auraient la même odeur.

Il y a beaucoup de peu d'évidence pour la théorie de la vibration de Turin d'odeur mais deux sont notamment exceptionnels. La plupart des molécules organiques contiennent des atomes d'hydrogène aussi bien que des atomes de carbone. L'hydrogène existe sous trois formes isomériques. L'atome simple d'hydrogène se compose d'un noyau contiennent un proton et une coquille entourant le noyau se composant d'un électron. Le proton a une masse environ 1800 fois plus grandes que l'électron ainsi plus de la masse est au noyau. La taille de l'atome d'hydrogène est déterminée par la coquille d'électron. Une deuxième forme de l'atome d'hydrogène, appelée le deutérium, a une particule neutre, le nuetron, au noyau aussi bien que le proton. La taille et la forme de l'atome de deutérium est pratiquement identique à celle de l'atome simple d'hydrogène, mais la masse est environ deux fois aussi grande.

Si les atomes simples d'hydrogène dans une molécule sont remplacés par des atomes de deutérium alors que la forme de la molécule est inchangée mais ses fréquences de vibration sont réduites substanially, rudement par un facteur égal à la racine carrée de (1/2). Quand deuteriated des molécules lui ont été synthétisées ont été constatées que leur odeur a différé de celle de la version ordinaire. Il n'y a rien dans la théorie de forme qui peut expliquer cette différence.

Le deuxième peu définitif de l'évidence pour la théorie de vibration est que Turin a trouvé deux molécules avec la même vibration mais différentes formes qui sentent la même chose. Turin a noté que les composés de soufre ont une odeur désagréable distinctive. Turin a cru que ce caractère distinctif est venu du lien de soufre-hydrogène qui a un nombre de vague de 2500 cm-1. Il a trouvé un composé de bore qui a eu que la mêmes vibration et bas et la voit a eu la même odeur sulfureuse. La forme du composé de bore n'était rien comme le composé de soufre ainsi la théorie de forme aurait un temps difficile expliquer l'odeur identique.

(Être continué.)


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