Detta materiellt är att förklara och offentliggöra arbetet av Luca Turin. Luca Turin framkallade en teori att lukten av vikter baseras på frekvenserna av vibrationen av deras molekylar. Den fulla berättelsen ges i Chandler som burr'sen bokar kejsaren av doft: En berättelse av doft, Obession och den sist gåtan av avkänningarna. Burr'sen bokar är ett storartat erfar för någon som uppskattar dofter och de andra ljuva lukterna av liv. Skorra dessutom introducerar avläsaren till en förträfflig medlem av människaracen, Luca Turin, vars varar besvärad, och skandalös avkänning av blidkar är ljuv. Det materiellt är här emellertid mer än en granska av kejsaren av doft. Den går in i några av de tekniska specificerar, som skorrar valde judiciously att lämna ut ur en boka för allmänheten, och ger en omväxlande förklaring för något av det materiellt honom inkluderade.

Strängt att tala teorin av avkänningen av lukten som framkallades av Luca Turin, påbörjade inte med honom, men han var personen som framkallade den, och provided den vetenskapliga servicen. I Turin som 1985 finnas idén, att lukten av en vikt är beslutsam vid frekvenser av vibrationen av dess molekylar från en artikel vid R.H. Wright i 1977, utfärda av den föra journal överkemin och branschen. Wright i hans vänd hade fått idén från arbetena av Malcolm Dyson som i 1938 framlade den till det brittiska samhället för kemi och bransch. Skorra citationstecken Dyson som ordstäv,

Det verkar, gentlemän, att människanäsan inhyser somehow något sorterar av spectroscopen som göras av människakött.

Detta var ett singularly olyckligt ordval på Dysons del, därför att den gjorde teorin att verka så osannolik om är omöjlig. Någon, som hör av det bildar däri, garanteras för att avfärda det som nonsens. Problemet med denna karakterisering av avkänningen av lukten är att inte endast det alludes till ett vetenskapligt instrumenterar utan till en singel instrumentera. Om vi betraktar mekanismen som människan synar vid arbeten oss, se att ett nödvändigt särdrag är att det finns involverade multipelenheter: det rött, det grönt och slösar kottar och grå färgfjällstängerna. Och med dessa snarlika enkla enheter människan synar är kompetent att avkänna och skilja frekvenserna av den elektromagnetiska vibrationen. Människan synar är en spectrometer men fungerar på fullständigt olika principer, än de vetenskapliga instrumenterar. Vad kommer ut ur det materiella nedanfört, är överenskommelsen som färgar inte är en egenskap av det ljust, det är resultatet av släktingsvaret av kottarna av syna till den elektromagnetiska utstrålningen.

Färga vision

Näthinnan av syna innehåller mycket lilla organ som kallas kottar som innehåller kemikalieer, som är selektivt känsliga till ljus utstrålning. Det finns tre typer av kottar som har olika känsligheter till olika frekvenser av ljust. Frekvensen av utstrålning förbinds omvänt till dess våglängd. Det är lättare att visualisera en våglängd än en frekvens, så den ska våglängden används i vad följer. Våglängden uttrycks i mikrometrar; dvs. i miljonte av en mäta.

De nedanföra showsna för graf känsligheten av de tre typerna av kottar som en fungera av våglängden.

De tydliga namnger för kottarna som är känsligast till so-called rött ljus är röda kottar och jämväl för gräsplan- och blåttkottarna. Det är inte att röda kottar är känsliga endast till rött ljus; det är att deras känslighet är mest stor för rött ljus.

Effektiviteten buktar för det rött, och gröna kottar korsar (, var dvs. exakt jämbördig), för utstrålning av våglängden om 0.56 μm. När syna ser 0.56 μmutstrålning, den stimulerar de röda och gröna kottarna omkring lika. Visuellt hjälpmedelföreställningen av den near jämbördiga stimulansen av de röda och gröna kottarna är yellowness. Utstrålningen av μm för våglängd 0.56 är inte gul sig själv anymore än mikrovågutstrålning eller radiosände vinkar har en färga. Yellowness kommer från jämbördig stimulans av de röda och gröna kottarna. Tända inklusive utstrålning av jämbördig styrka på den 0.58 μmen, och 0.54 μmvåglängd, våglängderna av maximat effektivitet för de röda och gröna kottarna som också skulle, märkas, som gulingen tänder. Det skulle finns någon stimulans av blåttkottarna av den 0.54 μmutstrålningen som skulle gör ljusare yellownessen av föreställningen. Men allmänt någon kombination av ljust vinkar som ger den jämbördiga stimulansen av det rött, och gröna kottar och den försumbara stimulansen av de ska blåttkottarna märkas som guling.

Vit färgar kommer från jämbördig stimulans allra tre kottar. Violeten kommer från den jämbördiga stimulansen av de röda och blåttkottarna. Detta måste att komma från ljust samlat av längre våglängder att stimulera de röda kottarna, utan stimulering av de gröna kottarna och av den kortare våglängden lätt för att stimulera blåttkottarna men inte de gröna kottarna. Så det kan finnas singelvåglängden lätt som verkar att vara gul, men det kan inte finnas singelvåglängden lätt som verkar att vara violett.

Effektiviteten buktar för kottereceptorsna visas i det ovannämnda diagrammet som gå att zero, men de avsmalnar troligen av asymptotically till nolla något liknande som ett Gaussian buktar. Resonera för ordstäv detta är att mycket kickstyrka tänder från en laser som sänder ut infrared märkas lätt som vara den röda djupa rubyen. Infrareden har inte en färga, men dess styrka är så stor att den stimulerar de röda kottarna i svanen av effektiviteten buktar var effektiviteten av föreställningen är liten men ickenollställd.

Är miljoner av färgar att syna kan märka. Detta hjälpmedlet, som varje typ av kottar behöver endast decern omkring, hundra av olikt jämnar av styrka. Resultatet av denna förhållandevis enkla mekanism av färgar differentiering är en känslighet till de våglängden och frekvens rivaler som av en vetenskaplig spectrometer.

Tonal utfrågning

Betrakta nu människautfrågning. Organen av det inre gå i ax avkänner och skiljer de olika frekvenserna av solitt vinkar ganska väl. Det finns inte någon involverad esoterisk fysik. Allt, som är involverat, är fenomen av resonans. En läkarundersökning strukturerar liksom en stringed musikal instrumenterar har sådan resonansfrekvenser att, om den stimuleras på de frekvenser den ska vibrerar i svar. Resonans uppstår, när våglängden av stimulusen är en integral del av våglängden av resonatoren; e.g. stimulusvåglängden är en - halvt eller ett - fourth av resonansvåglängden.

Om ett fortlöpande solitt av en frekvens impinging på en uppsättning av resonators, det kunde finnas en som har den samma våglängden som solid. Resonatorsna behöver att vara ingenting mer än stränger av olika längder under spänning eller leda i rör av olika längder som varje med en avslutar stängt. Apparaten med av den samma resonansvåglängden, som den skulle solida wasven genljuder, och dess vibration kunde noteras.

I fallet av det inre gå i ax en oavbruten följd av resonators skapas genom att ha ett koniskt kanaliserar. När den solida stimulusen vinkar räckvidder som en peka i kanalisera, var bredden av kanalisera är en integralmultipel av våglängden av det solitt, vinkar resonans uppstår därefter och, läkarundersökningrörelsen som skapas av resonans, överförs till de minimala håren i kanaliseraväggarna som stimulerar thus den hörsel- nerven. Den är all beautifully enkelt men ganska effektiv, beautifully effektivt.

I det schematiska diagrammet över, det solitt strålar skriver in kanalisera på lämnade det lägre räcker tränga någon av kanalisera. Den reser över kanalisera reflekteras från väggen. Det recrosses kanalisera endast som ska reflekteras. Som stråla reser fram och tillbaka över kanalisera till rätten kanaliserabreddminskningarna. På något peka banan distanserar över kanalisera kan matcha våglängden av det solitt, och resonans uppstår.

I det inre gå i ax avsmalna kanaliserar rullas ihop in i en röra sig i spiral för compactness, men fungera återstår samma.

Syna och gå i ax ger två exempel av människaorgan som mäter i några avkänningsfrekvenser. Gå i ax reagerar till mekaniska vibrationer i lufta. Detta är inte ett sofistikerat problem, men ögats svar till elektromagnetisk utstrålning är något som skulle verkar för att vara osannolik, om inte omöjligt utan det gör så.

De Olfactory receptorsna

Den Linda bocken av den Columbia universitetar upptäckte luktreceptorsna i omkring 191. De ligger på tumnagel-storleksanpassad lappar av silkespapper i den övrenasala passagen. Mekanismen för dessa receptors funktion inte har ännu varit etablerad, men det finns allmän överenskommelse att de är vad producerar förnimmelsen av lukten. Det är också inte bekant, hur många olika typer av dessa receptors där är. Skulle detta är ett avgörande dela upp i faktorer, i att bestämma numrera av olika lukter som människor kan märka.

Molekylära vibrationer

Beräkningen av frekvenserna av vibrationerna av en faktisk molekyl är en komplex och svår uträkning. Den är meningsfull att betrakta först högt förenklat modellerar av molekylar. I den nedanföra avbilda visas en modellera av klor, Cl2. De två spheresna som föreställer kloratomsna, förbinds av en långsträckt förbindelse som kan sträcka eller krökningen.

Atomsna har jämbördig samlas av M, och förbindelsen har spänst K, förlängningen per den applicerade enheten av styrka. Läkarundersökninganalys upprättar en likställande för vinka av spheresna under resårstyrkan av förbindelsen. Denna likställande, en differentiell likställande, har en lösning för det fram- och tillbaka att vinka av spheresna (sträckning av förbindelsen) som är cykliskt. Frekvensνen av denna vinkar är jämbördig till kvadrera rotar av förhållandet av K till M.

ν = √k/m = (k/m) ^1/2
 

, som således samlas av atomsförhöjningarna frekvensen går, besegra men, om springinessen av förbindelseförhöjningarna gör så frekvensen av svängningen. Men, om samlas dubbleras, frekvensen blir inte en - halvan av vad det var, bara i stället omkring 71% (kvadrera rotar av en - halva), av vad det var.

I fallet av diatomic molekylar liksom Cl2, H2, O2 och N2 det finns endast ett funktionsläge av vibrationen, sträckningen av förbindelsen. För molekylar av mer atomics än två det finns mer funktionslägen av vibrationen. Den enkla formeln för numrera av funktionslägen av vibrationen av en molekyl av n-atoms är

3n-5 för linjära molekylar
3n-6 för ickelinjära molekylar.
 

N-atomsna varje har 3 grader av frihet för deras positionering i utrymme 3D. Molekylen beskådas från perspektiv av dess centrerar av samlas. Specificera av läget och riktningen av molekylen använder upp 3 grader av frihet i läget av centrera av samlas, och 3 grader av frihet i metar av riktningen av molekylen. Således i allmänhet graderna av frihet och funktionslägen av vibrationen inom molekylen är 3n-6. Men, om atomsna som all lie längs en raksträcka fodrar, den betyder inte vad metar molekylen har om det fodrar, hence graderna av frihet är 3n-5.

Någon diatomic molekyl är automatiskt en linjär molekyl. Graderna av frihet och numrerar av funktionslägen av vibrationen av en diatomic molekyl är 3 (2) - 5=1. Således det enda funktionsläget av vibrationen av en diatomic molekyl är sträckningen/att avtala av förbindelsen.

Bevattnamolekylen H2O har förbindelserna av danandet för två väten en meta av omkring 107°

Graderna av frihet för bevattnamolekylen är 3 (3) - 6=3. Dessa är: 1. Den symmetriska sträckningen av förbindelserna 2. Den asymmetrical sträckningen av förbindelserna 3. Scissoringen av förbindelsen metar.

En koldioxidmolekyl har de tre atomsna i en fodra. Därför dess grader av frihet är 3 (3) - 5=4.

Funktionslägena av vibrationen är den symmetriska och asymmetrical sträckningen och därefter två funktionslägen av den böjande vibrationen. Frekvenserna av vibrationen av de två funktionslägena av att böja är jämliket.

Molekylen visade nedanfört är en ammoniakmolekyl utan någon framställning av förbindelserna mellan de tre väteatomsna (i blått) och ett gasformigt grundämneatomen (i apelsin).

Denna molekyl har alla vinkar tillhörande med sträckningen av förbindelseplusen som den har kombinationer av dessa vinkar, och scissoring av förbindelsen metar. Numrera av funktionslägen av vibrationen av ammoniakmolekylen är 3 (4) - 6=6.

Nedanför är återgivningen av metangasmolekylCH4EN.

Väteatomsna (i blått) bildar tränga någon av en tetrahedral pyramid med kolatomen (svart) på centrera av pyramiden. Metangasen strukturerar har också en rik uppsättning av funktionslägen av vibrationen.

(Att fortsättas.)

Enantiomers

Enantiomers är två strukturerar att ha de samma delarna och samma sammanlänkningar mellan delarna men är inte identiska på samma sätt som lämnad räcker, och righthanden är inte identisk. Nedanfört visas till molekylar som är enantiomers av varje annan.

Om en molekyl twirleds runt om så, guling- och gräsplanatomsna har den samma justeringen, därefter som den röda atomen för en är främre, eftersom den röda atomen för annan är bakom. Om de röda atomsna rymms fixade och, en molekyl roteras, så guling- och gräsplanatomsna matchar därefter en molekyl har blåttatomen upptill, och annan har den som är längst ner.

Frekvens våglängd och vinkar numrerar

Ett vinkafenomen, liksom ett solitt vinkar, går till och med en cykla. I fallet av ett solitt vinka det är en växling pressar in. Från en startpunkt, som pressa är jämbördig i till bakgrunden, pressa den förhöjningar för att jämna ovanför bakgrunden pressar därefter minskningar till bakgrund pressar tillbaka. Men detta är inte ett färdigt cyklar. Det finns understödja arrangerar gradvis i vilket pressaminskningarna till en jämn nedanför bakgrund pressar, för resningsäkerhetskopia till bakgrund pressar. Detta är det färdigt cyklar. Numrera av tider per understöder att pressa går till och med det färdigt cyklar kallas frekvensen av det solitt vinkar. Nedanfört visas att en graf av avstegen pressar in för ett solitt vinkar med tiden.

Notera av A på det musikaliska fjäll har en frekvens av 440 cyklar per understöder. Våglängden av det noterar är 75.3 cm. Produkten av frekvensen av en vinka och dess våglängd är jämbördig till rusa av det vinkar.

Rusa av solitt varierar med temperatur och pressar. Under det standart villkorar av 32° F (0° C), och 14.7 dess PSI (100.000 pascals) rusar är 331.3 mäter per understöder (741 miles per timme). Variationen pressar in involverat i solitt är riktigt liten, omkring 0.1 av en pascal som jämförs till en bakgrund, pressar av 100.000 pascals.

Nedanfört visas att fallen av olika tre vinkar med den olika frekvenser och våglängden och faktumet att det finns ett omvändningförhållande mellan frekvens och våglängden.

Endera frekvens eller våglängden kan vara van vid kvantifierar ett vinkafenomen, men another mäter används också, vinka numrerar. Wavenumberen är enkelt det reciprocal av våglängden, eller ekvivalentt frekvensen som delas av vinka, rusar. I fallet av notera av A på det musikaliska fjäll dess wavenumber är 0.0133 cm-1. Vinka numrerar är inte ett speciellt lämpligt mäter, och neither är det för elektromagnetisk utstrålning i fallet av solitt. Den ljusa gulingen har en våglängd av omkring 5.5×10-5 M, och hence dess wavenumber är 1.82×106 M. Men för molekylära vibrationer vinka numrerar är ett lämpligt långt att beskriva vinkar vinkar. Wavenumbersna för molekylära vibrationer är i spänna av 100 cm-1 till 10.000 cm-1.

(Att fortsättas.)

Luca Turin teori av lukten

Den Luca Turin teorin förminskande till dess mest grundläggande natur är att receptorsna i näsan reagerar till de olika grundvibrationerna av en molekyl och det producerar förnimmelsen av lukten. Det finns mest rimlig ett nummer av olika typer av receptors som reagerar till olikt, spänner av vibrationer. Med endast tre typer av receptors i näthinnan av synamiljoner av färgar kan vara distingerat. I näsan det kan finnas markant mer än tre typer. Luca Turin karakteriserar luktreceptorsna, som att ha överlappning spänner bara det som inte nödvändigtvis skulle måste att vara fallet. Det kunde finnas avtäckt spänner, och molekylar som har vibrationer endast i sådan avtäckt, spänner skulle har ingen lukt. Några vikter liksom adelsmannen gasar av helium, neon och argon är mono-atomic och har därför inga inre strukturella vibrationer. Under Turin teori de skulle har ingen lukt. Det finns andra molekylar liksom de diatomic molekylarna av syreO2 och ett gasformigt grundämneN2 som har en inre strukturell vibration men ingen lukt. Vibrationerna av smell-less kunde ha frekvenser spänner förutom doldt vid luktreceptorsna.

Alternativet till Turin teori är Shapeteorin av lukten; dvs. lukten av en molekyl är beslutsam vid dess formar. Seemingly avgörande den bet av bevisar för Shapeteori var att det finns några enantiomers som har identiska vibrationer men olika lukter. En enantiomer av en molekyl är en, som har de samma atomsna, men skilja sig åt formar in samma lämnad räcker långt skilja sig åt från en righthand. Luca Turin pekar ut att stora majoriteten av enantiomers har den samma lukten. Men i en grupp, carvonesna, enantiomersna luktar olikt. Denna skillnad behöver att förklaras.

Turin teori av lukten ger för en roll för forma av molekylar. Receptorsna av en särskild typ antagligen kan endast acceptera molekylar inom ett inskränkt spänner av storleksanpassar och formar. Molekylar, som är enkelt för stort som skulle för att inte ha en lukt ingen materia vilka vibrationer de har, och detta finnas för att vara riktiga. Molekylar vars formar, gör det svårt till passformen in i receptorsna som skulle för att ha en svag lukt. Turin vibrationsteorin har ingenting till något att säga om varför några vikter har en intensiv lukt och andra en svag lukt. Han bekräftar att formar av skulle molekylar påverkar styrkorna av deras lukter.

Stunden Turin har gjort inga spekulationer i detta ärende, de olika lukterna för några enantiomers kunde redogöras för genom där att vara olika receptors som är kompatibla med olika enantiomers. Låt som oss, något att säga där är receptors av typ A och ska passformen för B och för molekyl den M in i A men inte B men dess ska passform för enantiomer M in i B men inte A. Vibrationerna av M och M är samma, men, om receptor A reagerar till frekvenserna av M, den är ett olikt signalerar till hjärnan än, om receptor B reagerar till den samma frekvensen av M'. För andra molekylar enantiomersna kan passformen in i både A och B och, så de skulle har den samma lukten.

Det finns många bitar av bevisar för Turin vibrationsteori av lukten, men två är notably utstående. Mest organiska molekylar innehåller väteatoms såväl som kolatoms. Vätet finns i isomeric tre bildar. Den enkla väteatomen består av en nucleus innehåller en proton och en beskjuta som omger nucleusen som består av en elektron. Protonen har en samlas omkring 1800 större tider, än elektronen så av samlas är mest i nucleusen. Storleksanpassa av väteatomen är beslutsam vid elektronen beskjuter. En understödja bildar av väteatomen, kallat deuteriumen, har en frilägepartikel, neutronen, i nucleusen såväl som protonen. Storleksanpassa och formar av deuteriumatomen är faktiskt identisk till det av den enkla väteatomen, men samlas är omkring två gånger så stor.

Om de enkla väteatomsna i en molekyl byts ut av deuteriumatoms, därefter som molekylen formar är opåverkad men, dess vibrationsfrekvenser förminskas väsentligen, av en dela upp i faktorerjämlike till kvadrera rotar ungefärligt av (1/2). Då deuteriated molekylar synthesized, det fanns att deras lukt skilja sig åt från det av det vanligaversionen. Det finns ingenting i Shapeteorin som kan redogöra för den skillnad.

Den definitiva understödja bet av bevisar för vibrationsteori är att Turin grundar två molekylar med den samma vibrationen men olikt formar som luktar samma. Turin noterade att svavelsammansättningar har en särskiljande otrevlig lukt. Turin trodde att den särart kom från denväten förbindelsen som har en vinka att numrera av 2500 cm-1. Han grundar en boronsammansättning som hade att samma vibration och Lo och skådar den hade den samma sulfurous lukten. Forma av boronsammansättningen var ingenting något liknande svavelsammansättningen, så den skulle Shapeteorin har en svår tid förklaring den identiska lukten.

(Att fortsättas.)