यो के हो क्वान्टम मेकानिक्स र यो कसरी सुरु भयो? यदि म्याक्स प्लैंकले खराब सल्लाहको एक टुक्रालाई बेवास्ता गरेन भने, परमाणुशास्त्रमा क्रान्ति कहिले पनि सुरु हुँदैन थियो। महत्वपूर्ण क्षण १ came1878 मा आयो, जब जवान प्लान्कलाई उनका एक प्रोफेसरले सोधे कि यदि तिनी फिजिक्समा क्यारियर चलाउँछन्। प्रोफेसर फिलिप भान जॉली प्ला Plan्कलाई अर्को काम खोज्न भने। भौतिक विज्ञानमा सबै महत्त्वपूर्ण अन्वेषणहरू पहिले नै भइसकेका छन् भनिन्छ, प्राध्यापकले आफ्नो युवा आस्थालाई आश्वासन दिए।

पछि प्लेनकले सम्झना गरे, भोन जॉलीले उनलाई भनेः

"भौतिक विज्ञान अन्वेषण वा यो र त्यो अर्डर गरेर, सीमान्तको जारी गर्न सक्दछ, तर सम्पूर्ण रूपमा प्रणाली लंगरिएको छ र सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानको पूर्णता नजिक छ।"

ती सानो चीज मध्ये एकलाई अभ्यासमा राखेर, यो भयो कि त्यसले अन्तमा पायो प्लान्क नोबेल पुरस्कार उनी जन्मिएकी थिइन क्वान्टम मेकानिक्स। असजिलो विवरण एक धेरै सामान्य घटना थियो: किन वस्तुहरू रेडिएट गर्ने तरीकाले तिनीहरू तातो हुँदा गर्छन्? सबै सामग्रीहरू, उनीहरू जेसुकै बनाइएको भए पनि, बढ्दो तापक्रममा उस्तै व्यवहार गर्छन् - तिनीहरू रातो, पहेंलो र अन्तमा सेतो उत्सर्जन गर्छन्। १ th औं शताब्दीमा कुनै पनि भौतिकशास्त्रीले यो जस्तो देखिने सरल प्रक्रियाको व्याख्या गर्न सकेनन्।

समस्या 'अल्ट्राभायोलेट प्रकोप' को रूपमा देखा पर्‍यो किनभने उत्तम सिद्धान्तले भविष्यवाणी गर्‍यो कि धेरै उच्च तापक्रममा तर्काइएको वस्तुहरूले सबैभन्दा छोटो तरंग दैविक ऊर्जा उत्सर्जित गर्नुपर्दछ। हामीलाई थाहा छ कि एउटा शक्तिशाली प्रवाहले लाइट बल्बलाई मृत्युको त्यस्तो दमदार किरणमा डो .्याउँदैन, १ th औं शताब्दीमा भौतिक विज्ञानको यहाँ अन्तिम शब्द थिएन।

ऊर्जा अवशोषित गर्न सकिन्छ

प्लान्कले उत्तर १ 1900 ०० मा फेला पारे जुन आधुनिक हिट भयो। वास्तवमा उनले अनुमान गरे कि उर्जा केवल पृथक क्वान्टा, वा परिमाणमा मात्र अवशोषित वा प्रसारित गर्न सकिन्छ। यो शास्त्रीय भौतिक विज्ञानबाट क्रान्तिकारी प्रस्थान थियो, जसले दाबी गर्‍यो कि उर्जा निरन्तर, निरन्तर प्रवाहमा बग्दछ। त्यस समयमा प्लान्कसँग यसको लागि कुनै सैद्धान्तिक औचित्य थिएन, तर त्यो अझै पनि त्यस तरीकाले कार्य गर्न निस्के। यसको क्वान्टमले ऊर्जाको मात्रालाई प्रभावकारी रूपमा सीमित गर्‍यो जुन तातो चीजहरूले कुनै पनि तापक्रममा रिलीज गर्न सक्दछ। त्यसो भए अन्त्यमा कुनै घातक पराबैंगनी किरणहरू!

क्वान्टम क्रान्ति

यसरी क्वान्टम क्रान्ति शुरू भयो। प्लान्टको प्रेरणालाई व्यापक सिद्धान्तमा बदल्नको लागि अल्बर्ट आइन्स्टाइन, वर्नर हेसनबर्ग, निल्स बोहरा र अन्य भौतिक विज्ञान शीर्षकहरूको दशकौं सैद्धान्तिक कार्य भयो, तर त्यो त शुरु मात्र हो किनकि कुनै चीजले न्यानो पारे पछि तिनीहरूले पूर्ण रूपमा बुझेका थिएनन्।

परिणामस्वरूप सिद्धान्त क्वान्टम मेकानिक्स हो, जुन हाम्रो दैनिक अनुभव र हाम्रो बेसीय संवेदी उपकरणको लागि अदृश्य हुने सबै कुराबाट व्युत्पन्न साना कणहरूको क्षेत्रमा कण र उर्जा स्थानान्तरणको सौदा गर्दछ। सबै कुरा पूर्ण रूपमा अदृश्य छैन! केही क्वान्टम प्रभावहरू दृश्यबाट लुकेका छन्, यद्यपि ती स्पष्ट र सुन्दर छन्, सूर्यको किरणहरू र ताराहरूको चम्किला जस्ता, क्वान्टम मेकानिक्सको आगमन अघि पूर्ण रूपमा वर्णन गर्न नसकिने कुनै चीज।

क्वान्टम संसारबाट कतिवटा घटनाहरू हामी हाम्रो दैनिक जीवनमा अनुभव गर्न सक्छौं? वास्तविकताको वास्तविक प्रकृतिमा हाम्रो इन्द्रियहरूले कुन जानकारी पत्ता लगाउन सक्दछन्? जे भए पनि, मूल सिद्धान्तले देखाए झैं क्वान्टम घटना हाम्रो नाकमा मुछ्न सक्छ। वास्तवमा, ती हाम्रो नाकमा ठीक ठाउँमा लिन सक्छन्।

क्वान्टम पुच्छ

तपाईंको नाकमा के हुन्छ जब तपाईं उठ्नुहुन्छ र तपाईंको अमर टोस्टरमा कफी वा रोटीको टुक्रा गन्ध गर्नुहुन्छ? यो अनुहारमा यो संवेदी अंग को लागी एक प्रभाव हो। विश्वको पहिलो आणविक रिएक्टर, एक पटक भुटेको प्याज, निर्माण गर्ने एनरिको फर्मीले टिप्पणी गरे अनुसार हाम्रो संवेदी अंगले कसरी काम गर्छ भनेर बुझ्नु राम्रो हुन्छ।

क्वान्टम मेकानिक्स (© जे स्मिथ)

त्यसोभए तपाईं ओछ्यानमा पल्टिरहनुभएको छ ताजा टोस्ट बनाउने बारे सोच्दै। खुशबू अणुहरू हावामा प्रवाहित हुन्छन्। तपाईंको सास फेर्दा यी अणुहरूमध्ये केही तपाईंको आँखाको बीच नाकमा गुह्रे, मुखको माथि मात्र। अणुहरू नासिका गुहाको सतहमा म्यूकोसल लेयरमा संलग्न हुन्छन् र घ्राणव रिसेप्टर्समा फसाउँछन्। घ्राण्ने तंत्रिका मस्तिष्कबाट जेलिफिशको टेन्न्टकलज जस्तै झुण्डिएका हुन्छन्, तिनीहरू केन्द्रीय स्नायु प्रणालीको एक मात्र अंश हुन् जुन बाहिरी विश्वमा निरन्तर खुला रहन्छ।

अब के हुन्छ सम्पूर्ण रूपमा स्पष्ट छैन। हामीलाई थाहा छ कि गन्धका अणुहरू म्यूकोसाको सतहमा different०० बिभिन्न रिसेप्टर्सहरू मध्ये एकमा बाँधिएका हुन्छन्, हामीलाई वास्तवमै थाहा छैन कि के र कसरी यस सम्पर्कले हाम्रो घ्राणो उत्तेजना सिर्जना गर्दछ। यो गन्ध बुझ्न किन यति गाह्रो छ?

इम्पीरियल कलेज लण्डनका अन्वेषक एन्ड्रयू हर्सफिल्ड भन्छन्:

"आंशिक रूपमा घाँटी रिसेप्टर्स भित्र के भइरहेको छ भनेर जाँच्न प्रयोगहरू गर्न कठिनाईको कारण"।

कसरी गन्धले काम गर्दछ

परम्परागत विवरण कसरी सुगन्धले कार्य गर्दछ जस्तो देखिन्छ सरल: रिसेप्टर्सले अणुहरूको धेरै विशिष्ट आकारहरू लिन्छन्। तिनीहरू लकहरू जस्तै हुन् जुन केवल सही कुञ्जीहरूसँग खोल्न सकिन्छ। यस सिद्धान्तका अनुसार नाकमा प्रवेश गर्ने प्रत्येक अणु रिसेप्टर्सको सेटमा फिट हुन्छ। मस्तिष्कले अणु-सक्रिय रिसेप्टर्सको एक अद्वितीय संयोजनको व्याख्या गर्दछ, जस्तै कफिको गन्ध। अर्को शब्दमा, हामी अणुहरूको आकार महसुस गर्दछौं! जहाँसम्म, 'कुञ्जी खोल्ने' मोडेलको साथ मौलिक समस्या छ।

हर्सफिल्ड भन्छन्:

"तपाईंसँग धेरै फरक आकार र रचनाहरूको साथ अणुहरू हुन सक्छन्, ती सबैले तपाईंलाई समान प्रभाव दिन्छ।"

यस्तो देखिन्छ कि आकार भन्दा बाहेक केहि सम्मिलित हुनुपर्दछ, तर के? यस मोडेलको विवादास्पद विकल्पले सुझाव दिन्छ कि हाम्रो इन्द्रियहरू अणुहरूको आकार मात्र होइन तर यी अणुहरू भाइब्रेट हुने तरीकाले सक्रिय हुन्छन्। सबै अणुहरू निश्चित संरचनामा निरन्तर कम्पन हुन्छन्। के हाम्रो नाकले ती कम्पनात्मक फ्रिक्वेन्सीहरूमा भिन्नता प्रकट गर्न सक्दछ? ग्रीसको अलेक्ज्याण्डर फ्लेमिंगको बायोमेडिकल रिसर्च सेन्टरका बायोफिजिसिस्ट लुका टुरिन विश्वास गर्छन् कि तिनीहरूले यो गर्न सक्छन्।

गन्ध कम्पन सिद्धान्त

१ 1938 .XNUMX मा रसायनशास्त्री माल्कम डायसनले पहिलो पटक प्रस्तावित गरेको सुगन्धको कम्पन थ्योरीबाट प्रेरणा पाएको टुरिन जो १ XNUMX XNUMX XNUMX मा पहिलो पटक डायसनको विचारलाई ग्रहण गरिसकेपछि टुरिनले अणुहरू खोज्न थाले जसले उनलाई त्यसो गर्न अनुमति दिने थियो। परीक्षण उनले सल्फर यौगिकहरूमा ध्यान केन्द्रित गरे कि एक विशिष्ट गन्ध र विशेषता आणविक कम्पनहरू छन्। ट्युरिनलाई त्यसपछि गन्धक जस्तो भिन्न आणविक आकारको साथ पूर्ण रूपमा असम्बन्धित यौगिक पहिचान गर्नु आवश्यक पर्दछ, तर समान कम्पनिय आवृत्तिको साथ, त्यहाँ सल्फर जस्तो कुनै चीज छ कि छैन भनेर हेर्न। अन्ततः उसले एक भेटियो, बोरन युक्त अणु। यो निश्चित रूपमा सल्फरको जस्तो गन्ध आयो। "म यसको लागि गिरेँ," उनी भन्छन्, "मलाई लाग्दैन कि यो संयोग हो।"

जबदेखि उनले यो घिनलाग्दो संवेदना पत्ता लगाए, टुरिनले यो विचारलाई समर्थन गर्न प्रयोगात्मक प्रमाणहरू जम्मा गरेका थिए, र होर्सफिल्डसँग सैद्धांतिक विवरणहरू काम गर्न काम गरे। पाँच बर्ष अघि टुरिन र उनका साथीहरूले एउटा प्रयोग डिजाइन गरेका थिए जसमा सुगन्धित केही हाइड्रोजन अणुहरू ड्युटेरियमद्वारा प्रतिस्थापित गरिएको थियो, हाइड्रोजनको आइसोटोप न्यूक्लियसमा न्युट्रनको साथ थियो र पत्ता लगाए कि मानिसहरूले भिन्नता महसुस गर्न सक्दछन्। किनकि हाइड्रोजन र ड्युटोरियमको समान आणविक आकृतिहरू हुन्छन् तर भिन्न कम्पन फ्रिक्वेन्सीहरू, परिणामहरूले फेरि सुझाव दिन्छ कि हाम्रो नाकले वास्तवमा कम्पनहरू पत्ता लगाउन सक्छ। फल फ्लाइहरूको प्रयोगले यस्तै परिणामहरू देखायो।

के हामी पनि कम्पन महसुस गर्छौं?

टुरिनको विचार विवादास्पद रहन्छ - उहाँको प्रयोगात्मक डेटाले घ्राण अनुसंधानकर्ताहरूको एक अन्तःविषय समुदाय विभाजित गर्‍यो। तर यदि तिनीहरू सहि छन्, र आकारहरू बाहेक, हामी कम्पनहरू पनि महसुस गर्छौं, कसरी हाम्रो नाकले यसलाई गर्छ? टुरिनले अनुमान गरे कि क्वान्टम प्रभाव, तथाकथित टनेलिing समावेश गर्न सकिन्छ। क्वान्टम मेकानिक्समा, इलेक्ट्रोन र अन्य सबै कणहरूको दुईवटा प्रकृति हुन्छ - प्रत्येक दुबै कण र तरंग हो। यसले कहिलेकाँही इलेक्ट्रोनहरूलाई सुरुnel जस्ता सामग्रीहरूको माध्यमबाट सार्न अनुमति दिन्छ, जुन शास्त्रीय भौतिक विज्ञानको नियमहरू अनुसार कणहरूमा निषेधित हुनेछ।

गन्धको आणविक कम्पनले उर्जालाई तल उर्जा प्रदान गर्दछ जुन इलेक्ट्रोनहरूले गन्ध रिसेप्टरको एक भागबाट अर्कोमा जान आवश्यक छ। जम्पको वेग बिभिन्न अणुहरूसँग परिवर्तन हुन्छ, जसले मस्तिष्कमा विभिन्न गन्धहरूको धारणा सिर्जना गर्ने स्नायु आवेगको कारण गर्दछ।

त्यसोभए हाम्रो नाक परिष्कृत इलेक्ट्रोनिक डिटेक्टर हुन सक्छ। यस्तो क्वान्टम विचित्रताहरूको फाइदा लिन कसरी हाम्रो नाकहरू विकसित हुन सक्दछन्?

टुरिन भन्छन्:

"मलाई लाग्छ कि हामी यस टेक्नोलोजीलाई कम महत्त्व दिइरहेका छौं, त्यसोभए, केहि विशालताका आदेशहरू द्वारा। चार अरब वर्षको अनुसन्धान र विकास असीमित कोषको साथ विकासको लागि लामो समय हो। तर मलाई लाग्दैन कि यो जीवनले गर्ने सब भन्दा अचम्मको कुरा हो। "