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Questo materiale è di spiegare e divulg il lavoro di Luca Turin. Luca Turin ha sviluppato una teoria che l'odore delle sostanze è basato sulle frequenze della vibrazione delle loro molecole. La storia completa è data in libro dei Chandler Burr L'imperatore di profumo: Una storia di profumo, di Obession e di ultimo mistero dei sensi. il libro dei Burr è un'esperienza magnifica per chiunque che apprezzi i profumi e gli altri odori deliziosi di vita. Inoltre Burr introduce il lettore ad un membro meraviglioso della razza umana, Luca Turin, di cui mente e senso di umore outrageous sia delizioso. Il materiale qui è tuttavia più di una revisione dell'imperatore di profumo. Entra in alcuno del particolare tecnico che Burr giudiziosamente ha scelto lasciare da un libro per il grande pubblico e fornisce una spiegazione alternata per alcuno del materiale che ha incluso.
In senso stretto la teoria dell'odorato sviluppato da Luca Turin non ha iniziato con lui, ma era quello chi lo ha sviluppato e se il supporto scientifico. A Turin 1985 trovata l'idea che l'odore di una sostanza è determinato dalle frequenze della vibrazione delle relative molecole da un articolo dalla destra Wright in un'emissione 1977 della chimica e dell'industria del giornale. Wright alla sua girata aveva ottenuto l'idea dagli impianti di Malcolm Dyson che in 1938 la hanno presentata alla società britannica per chimica ed industria. Burr cita Dyson come dicendo,
Sembra, signori, che il naso umano alloggia in qualche modo una certa specie dello spectroscope fatta di carne umana.
Ciò era una scelta singolarmente sfavorevole delle parole dalla parte del Dyson perché ha fatto la teoria sembrare così improbabile quanto a è impossibile. Chiunque che la senta parlare in quanto la forma è garantita per allontanarla come assurdità. Il problema con questa descrizione dell'odorato è non solo che allude ad uno strumento scientifico ma ad un singolo strumento. Se consideriamo il meccanismo da cui gli impianti che dell'occhio umano vediamo che una caratteristica essenziale è che ci è unità multiple in questione: i coni rossi, verdi e blu ed i coni retinici grigi della scala. E con queste unità piuttosto semplici l'occhio umano può rilevare e distinquish le frequenze della vibrazione elettromagnetica. L'occhio umano è uno spettrometro ma funziona sopra i principii completamente differenti che lo strumento scientifico. Che cosa esce da il materiale sotto è la comprensione che il colore non è una proprietà della luce, esso è il risultato della risposta relativa dei coni dell'occhio alla radiazione elettromagnetica.
La retina dell'occhio contiene gli organi molto piccoli denominati coni che contengono i prodotti chimici che sono selettivamente sensibili a radiazione chiara. Ci sono tre tipi di coni che hanno sensitivies differenti alle frequenze differenti di luce. Il freqency di radiazione è collegato inversamente con la relativa lunghezza d'onda. È più facile da prevedere una lunghezza d'onda che una frequenza in modo da la lunghezza d'onda sarà usata in che cosa segue. La lunghezza d'onda è espressa in i micrometri; cioè, in milionesimo di un tester.
Il grafico sotto mostra la sensibilità dei tre tipi di coni in funzione della lunghezza d'onda.
Il nome evidente per i coni che sono i più sensibili a cosiddetta luce rossa è coni rossi e similarmente per i coni verdi e blu. Non è che i coni rossi sono sensibili soltanto a luce rossa; è che la loro sensibilità è più grande per luce rossa.
Le curve di efficienza per i coni rossi e verdi attraversano (cioè, sia esattamente uguale) per radiazione della lunghezza d'onda circa 0.56 μm. Quando l'occhio vede 0.56 radiazioni del μm stimola circa ugualmente i coni rossi e verdi. La percezione visiva di stimolo uguale vicino dei coni rossi e verdi è la colore giallo. La radiazione del μm di lunghezza d'onda 0.56 non sarà gialla in se più che la radiazione di microonda o le onde radio ha un colore. La colore giallo viene da stimolo uguale dei coni rossi e verdi. La luce compreso radiazione di intensità uguale ai 0.58 μm e a 0.54 lunghezze d'onda del μm, le lunghezze d'onda di efficienza massima per i coni rossi e verdi, inoltre sarebbe percepita come luce gialla. Ci sarebbe un certo stimolo dei coni blu tramite le 0.54 radiazioni del μm che alleggerirebbe la colore giallo della percezione. Ma tutta la combinazione delle onde della luce che danno lo stimolo uguale dei coni rossi e verdi e stimolo trascurabile dei coni blu sarà percepita generalmente come colore giallo.
Il colore bianco viene da stimolo uguale di tutti e tre i coni. La viola viene da stimolo uguale dei coni rossi e blu. Ciò deve venire da luce composta di lunghezze d'onda più lunghe per stimolare i coni rossi senza stimolare i coni verdi e la luce più corta di lunghezza d'onda per stimolare i coni blu ma non i coni verdi. Così ci può essere singola luce di lunghezza d'onda che sembra essere gialla ma ci non può essere singola luce di lunghezza d'onda che sembra essere viola.
Le curve di efficienza per i ricevitori del cono sono indicate nel suddetto schema come andando a zero, ma probabilmente diminuiscono asintoticamente a zero come una curva gaussiana. Il motivo per dire questo è che la luce molto ad alta intensità da un laser che emette la luce infrarossa è percepita come essendo colore rosso vermiglio profondo. Il infrared non ha un colore ma la relativa intensità è così grande che stimola i coni rossi nella coda della curva di efficienza in cui l'efficienza della percezione è piccola ma diversa da zero.
Sono milioni di colori che l'occhio può percepire. Ciò significa che ogni tipo di coni ha bisogno soltanto decern circa di cento dei livelli differenti di intensità. Il risultato di questo meccanismo relativamente semplice di differenziazione di colore è una sensibilità alla lunghezza d'onda ed alla frequenza quelle rivale che di uno spettrometro scientifico.
Ora consideri l'udienza umana. Gli organi dell'orecchio interno rilevano abbastanza bene e distinguono le frequenze differenti delle onde sonore. Non ci è la fisica esoterica in questione. Tutto che sia implicato è il fenomeno di risonanza. Una struttura fisica quale la a stringed lo strumento musicale ha frequenze di risonanza tali che se è stimolato a quelle frequenze vibrerà nella risposta. La risonanza accade quando la lunghezza d'onda dello stimolo è una frazione integrale della lunghezza d'onda del risonatore; per esempio, la lunghezza d'onda dello stimolo è a metà o un di quarto della lunghezza d'onda di risonanza.
Se un suono continuo di una frequenza stesse interferendo su un insieme dei risonatori ci potrebbe essere uno che ha la stessa lunghezza d'onda del suono. I risonatori devono essere nient'altro che serie di lunghezze differenti sotto tensionamento o di tubi delle lunghezze differenti ciascuno con un'estremità chiusa. Il dispositivo con della stessa lunghezza d'onda di risonanza del wasve sano risuonerebbe e la relativa vibrazione potrebbe essere notata.
Nel caso dell'orecchio interno una continuità dei risonatori è generata avendo una scanalatura affusolata. Quando lo stimolo che l'onda sonora raggiunge un punto nella scanalatura in cui la larghezza della scanalatura è un multiplo integrale della lunghezza d'onda della risonanza dell'onda sonora allora accade ed il movimento fisico generato da risonanza è trasferito ai capelli minuscoli nella scanalatura walls così la stimolazione del nervo uditivo. È tutti i in modo bello semplice ma abbastanza efficace, in modo bello efficace.
Nello schema schematico qui sopra, il fascio sano fornisce la scanalatura al angolo più basso della mano sinistra della scanalatura. Viaggia attraverso la scanalatura è riflesso dalla parete. Esso recrosses la scanalatura da riflettere soltanto. Mentre il fascio viaggia avanti e indietro attraverso la scanalatura alla destra la larghezza della scanalatura diminuisce. Ad un certo punto la distanza del percorso attraverso la scanalatura può abbinare la lunghezza d'onda del suono e la risonanza accade.
Nell'orecchio interno la scanalatura affusolantesi è arrotolata in una spirale per la compattezza ma lo stessa del remains di funzione.
L'occhio e l'orecchio forniscono due esempi degli organi umani che misurano in alcune frequenze di senso. L'orecchio risponde alle vibrazioni meccaniche nell'aria. Ciò non è un problema specializzato, ma la risposta dell'occhio a radiazione elettromagnetica è qualcosa che abbia sembrato essere se non impossibile incoerente ma così.
Linda Bucck dell'università della Colombia ha scoperto i ricevitori dell'odore in circa 191. Si trovano su una zona thumbnail-graduata del tessuto nel passaggio nasale superiore. Il meccanismo per il funzionamento di questo ricevitore ancora non è stato stabilito ma ci è accordo generale che sono che cosa produce la sensazione dell'odore. Inoltre non è conosciuto quanti tipi differenti di questi ricevitori là sono. Ciò sarebbe un fattore cruciale nella determinazione del numero di odori che differenti gli esseri umani possono percepire.
Il calcolo delle frequenze delle vibrazioni di una molecola reale è un calcolo complesso e difficile. È interessante da considerare in primo luogo i modelli altamente semplificati delle molecole. Nell'immagine sotto è descritto un modello di cloro, Cl2. Le due sfere, rappresentanti gli atomi del cloro, sono collegate da un legame prolungato che può allungare o piegarsi.
Gli atomi hanno masse uguali di m. ed il legame ha elasticità K, l'allungamento per l'unità di forza applicata. L'analisi fisica stabilisce un'equazione per il movimento delle sfere sotto la forza elastica del legame. Questa equazione, un'equazione differenziale, ha una soluzione per il movimento avanti e indietro delle sfere (allungamento del legame) che è ciclico. Il ν di frequenza di questo movimento è uguale alla radice quadrata del rapporto di K - il M.
Così mentre la massa degli atomi aumenta la frequenza va giù ma se lo springiness degli aumenti schiavi così fa la frequenza dell'oscillazione. Ma se la massa è raddoppiata la frequenza si trasforma in in non a metà di che cosa era ma preferibilmente circa 71% (la radice quadrata di a metà) di che cosa era.
Nel caso delle molecole diatomic quali Cl2, H2, O2 e N2 ci è soltanto un modo della vibrazione, l'allungamento del legame. Per le molecole più di del atomics due ci sono più modi della vibrazione. La formula semplice per il numero di modi della vibrazione di una molecola degli atomi di n è
Gli atomi ciascuno di n hanno 3 gradi della libertà per loro posizionare nello spazio 3D. La molecola è osservata dalla prospettiva del relativo al centro della massa. Specificare della posizione e dell'orientamento della molecola esaurisce 3 gradi della libertà nella posizione dell'al centro della massa e 3 gradi della libertà negli angoli dell'orientamento della molecola. Così generalmente i gradi della libertà e dei modi della vibrazione all'interno della molecola è 3n-6. Ma se gli atomi tutta la bugia seguendo una linea retta esso non importa che angolo la molecola ha circa quella linea, quindi i gradi della libertà sono 3n-5.
Tutta la molecola diatomic è automaticamente una molecola lineare. I gradi della libertà e del numero di modi della vibrazione di una molecola diatomic sono 3 (2) - 5=1. Così l'unico modo della vibrazione di una molecola diatomic è l'allungamento/contrarrsi del legame.
La molecola di acqua H2O ha i legami dell'idrogeno due che fa un angolo circa di 107°
I gradi della libertà per la molecola di acqua è 3 (3) - 6=3. Questi sono: 1. Streching simmetrico dei legami 2. L'allungamento asimmetrico dei legami 3. Scissoring dell'angolo schiavo.
Una molecola del biossido di carbonio ha i tre atomi in una linea. Di conseguenza i relativi gradi della libertà sono 3 (3) - 5=4.
I modi della vibrazione sono l'allungamento simmetrico ed asimmetrico ed allora due modi della vibrazione di piegatura. Le frequenze della vibrazione dei due modi di piegatura sono uguali.
La molecola rappresentata sotto è una molecola dell'ammoniaca senza alcuna rappresentazione dei legami fra i tre atomi dell'idrogeno (in azzurro) e l'atomo dell'azoto (in arancio).
Questa molecola ha tutti i movimenti connessi con l'allungamento dei legami più esso ha le combinazioni di questi movimenti e scissoring dell'angolo schiavo. Il numero di modi della vibrazione della molecola dell'ammoniaca è 3 (4) - 6=6.
Sotto è il depiction della molecola CH4 del metano.
Gli atomi dell'idrogeno (in azzurro) formano i angoli di una piramide tetraedrica con l'atomo di carbonio (nero) al centro della piramide. La struttura del metano inoltre ha un insieme ricco dei modi della vibrazione.
(Essere continuato.)
Gli enanziomeri sono due strutture che hanno le stesse parti e stessi collegamenti fra le parti ma non sono identici nello stesso senso che una mano sinistra e la mano destra non sono identiche. Sotto sono descritti alle molecole che sono enanziomeri di a vicenda.
Se una molecola twirled intorno in modo da gli atomi gialli e verdi hanno lo stesso allineamento allora che l'atomo rosso per uno è nella parte anteriore mentre l'atomo rosso per l'altro behing. Se gli atomi rossi sono giudicati fissi ed una molecola è ruotata in modo da gli atomi gialli e verdi abbinano allora una molecola ha l'atomo blu alla parte superiore e l'altro la ha alla parte inferiore.
Un fenomeno dell'onda, quale un'onda sonora, passa durante un ciclo. Nel caso di un'onda sonora è una fluttuazione nella pressione. Da un punto di partenza in cui la pressione è uguale al pressue della priorità bassa aumenta al livello sopra la pressione della priorità bassa quindi diminuisce di nuovo a pressione della priorità bassa. Ma questo non è un ciclo completo. Ci è la seconda fase in où la pressione diminuisce ad un livello sotto pressione della priorità bassa prima di sostegno aumentante a pressione della priorità bassa. Ciò è il ciclo completo. Il numero di volte al secondo che la pressione passa durante il ciclo completo è denominato la frequenza dell'onda sonora. Sotto è indicato un grafico delle deviazioni nella pressione col tempo per un'onda sonora.
La nota di A sulla scala musicale ha una frequenza di 440 cicli al secondo. La lunghezza d'onda di quella nota è di 75.3 centimetri. Il prodotto della frequenza di un'onda e della relativa lunghezza d'onda è uguale alla velocità di quell'onda.
La velocità del suono varia con la temperatura e la pressione. Nei termini standard di 32° la F (0° C) e di 14.7 PSI (100.000 Pascal) di relativa velocità è 331.3 tester al secondo (741 miglio all'ora). La variazione nella pressione addetta al suono è allineare minuscule, circa 0.1 di un Pascal confrontato ad una pressione della priorità bassa di 100.000 Pascal.
Sotto sono indicati le casse di tre onde differenti con le frequenze e lunghezza d'onda differente ed il fatto che ci è un rapporto inverso fra frequenza e la lunghezza d'onda.
La frequenza o la lunghezza d'onda può essere usata per misurare un fenomeno dell'onda, ma un'altra misura inoltre è usata, il numero dell'onda. Il wavenumber è semplicemente il reciproco della lunghezza d'onda, o equivalente la frequenza divisa dalla velocità dell'onda. Nel caso della nota di A sulla scala musicale il relativo wavenumber è di 0.0133 cm-1. Nel caso del suono, il numero dell'onda non è una misura particolarmente conveniente e nessuno è esso per radiazione elettromagnetica. La luce gialla ha una lunghezza d'onda circa di 5.5×10-5 m. e quindi il relativo wavenumber è 1.82×106 M. Ma per le vibrazioni molecolari il numero dell'onda è un senso conveniente descrivere il movimento dell'onda. I wavenumbers per le vibrazioni molecolari sono nella gamma di 100 cm-1 - 10.000 cm-1.
(Essere continuato.)
La teoria del Luca Turin ridotta alla relativa natura più fondamentale è che i ricevitori nel naso rispondono alle vibrazioni fondamentali differenti di una molecola e quello produce la sensazione dell'odore. Ci è più probabile un certo numero di tipi differenti di ricevitori che rispondono alle gamme differenti di vibrazioni. Con soltanto tre tipi di ricevitori nella retina di milioni dell'occhio di colori può essere distinto. Nel naso ci può essere sensibilmente più di che tre tipi. Luca Turin caratterizza i ricevitori dell'odore come avendo gamme di sovrapposizione ma quello necessariamente non dovrebbe essere il caso. Ci potrebbero essere gamme scoperte e le molecole che hanno vibrazioni soltanto in tali gamme scoperte non avrebbero odore. Alcune sostanze quali i gas nobili di elio, di neon e di argon sono mono-atomiche e quindi non hanno vibrazioni strutturali interne. Sotto la teoria de Turin non avrebbero odore. Ci sono altre molecole quali le molecole diatomic degli O2 dell'ossigeno e del N2 dell'azoto che non hanno una vibrazione strutturale interna ma odore. Le vibrazioni dell'odore-di meno hanno potuto avere frequenze fuori delle gamme coperte dai ricevitori dell'odore.
L'alternativa alla teoria de Turin è la teoria di figura dell'odore; cioè l'odore di una molecola è determinato dalla relativa figura. L'una punta apparentemente decisiva di prova per la teoria di figura era che ci sono alcuni enanziomeri che hanno le vibrazioni identiche ma odori differenti. Un enanziomero di una molecola è una che ha gli stessi atomi ma differisce da nella figura lo stesso senso che una mano sinistra differisce da da una mano destra. Luca Turin precisa che la vasta maggioranza degli enanziomeri ha lo stesso odore. Ma in un gruppo, i carvones, gli enanziomeri sentono l'odore di diversamente. Questa differenza deve essere spiegata.
La teoria de Turin dell'odore prevede un ruolo per la figura delle molecole. I ricevitori di un tipo particolare probabilmente possono accettare soltanto le molecole all'interno di una gamma limitata di formati e di figure. Le molecole che sono semplicemente troppo grandi non avrebbero un odore qualunque cosa le vibrazioni avessero e questo è trovata per essere allineare. Le molecole di cui la figura lo rende difficile inserire nei ricevitori avrebbero un odore debole. La teoria di vibrazione de Turin non ha niente dire circa perchè alcune sostanze hanno un odore intenso ed altri un odore debole. Riconosce che le figure delle molecole interesserebbero le intensità dei loro odori.
Mentre Turin non ha fatto le speculazioni su questa materia, gli odori differenti per alcuni enanziomeri potrebbero essere rappresentati là essendo ricevitori differenti che sono compatibili con differenti enanziomeri. Diciamo là sono ricevitori di tipo A e la B e la molecola m. inseriranno in A ma non la B ma il relativo enanziomero M inserirà nella B ma non nel A. Le vibrazioni della m. e di M sono le stesse ma se il ricevitore A risponde alle frequenze della m. è un segnale differente al cervello che se il ricevitore B risponde alla stessa frequenza di M'. per altre molecole che gli enanziomeri possono inserire sia in A che nella B ed in modo da avrebbero lo stesso odore.
Ci sono molte punte di prova per la teoria di vibrazione de Turin dell'odore ma due sono considerevolmente eccezionali. La maggior parte delle molecole organiche contengono gli atomi dell'idrogeno così come gli atomi di carbonio. L'idrogeno esiste in tre forme isomeriche. L'atomo semplice dell'idrogeno consiste di un nucleo contiene un protone e lle coperture che circondano il nucleo che consiste di un elettrone. Il protone ha una massa circa 1800 volte più grandi di l'elettrone così più della massa è nel nucleo. Il formato dell'atomo dell'idrogeno è determinato dalle coperture dell'elettrone. Una seconda forma dell'atomo dell'idrogeno, denominata deuterio, ha una particella neutra, il nuetron, nel nucleo così come il protone. Il formato e la figura dell'atomo del deuterio è virtualmente identici a quello dell'atomo semplice dell'idrogeno, ma la massa è circa due volte grande.
Se gli atomi semplici dell'idrogeno in una molecola sono sostituiti dagli atomi del deuterio allora che la figura della molecola è inalterata ma le relative frequenze di vibrazione sono ridotte substanially, approssimativamente da un fattore uguale alla radice quadrata di (1/2). Quando deuteriated le molecole gli sono state sintetizzate sono state trovate che il loro odore ha differito da da quello della versione ordinaria. Ci è niente nella teoria di figura che può rappresentare quella differenza.
La seconda punta definitiva di prova per la teoria di vibrazione è che Turin ha trovato due molecole con la stessa vibrazione ma le figure differenti che sentono l'odore dello stesso. Turin ha notato che i composti solforati hanno un odore sgradevole distintivo. Turin ha creduto che quel carattere distintivo venisse dal legame dell'zolfo-idrogeno che ha un numero dell'onda di 2500 cm-1. Ha trovato un residuo del boro che ha avuto che la stessi vibrazione e basso e behold esso ha avuto lo stesso odore sulfurous. La figura del residuo del boro era niente come il composto solforato in modo da la teoria di figura si divertirebbe spiegare l'odore identico.
(Essere continuato.)
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