이게 뭐야? 양자 역학 어떻게 시작 되었습니까? 막스 플랑크가 한 가지 나쁜 충고를 무시하지 않았다면 결코 원자론 혁명을 시작하지 않을 것입니다. 중요한 순간은 플랑크 (Planck) 젊은이가 그의 교수 중 한 사람에게 물리학 경력을 쌓을 지 여부를 묻는 1878이었습니다. Philip von Jolly 교수는 플랑크에게 다른 직업을 찾아 보라고 말했다. 물리학의 모든 중요한 발견은 이미 만들어졌으며 그의 어린 보호자의 교수가 확신을 얻었습니다.

플랑크가 나중에 소환했을 때 폰 졸리는 말했다.

"물리학은 그다지 중요하지 않으며, 그것을 검토하거나 재구성 할 수 있지만 시스템 전체가 도킹되어 이론 물리학이 끝나고 있습니다."

그 작은 것들 중 하나를 실천에 넣음으로써 그는 결국 그것을 얻었다. 플랑크 노벨상 그녀는 태어났다. 양자 역학. 불편한 작은 일은 매우 일반적인 현상을 포함합니다 : 워밍업 중에 오브젝트가 나타나는 방식? 모든 재료는 그들이 만드는 재료와 관계없이 온도가 상승 할 때 동일하게 작동합니다. 빨간색, 노란색 및 마침내 흰색으로 나타납니다. 19에서는 물리학자가 없습니다. 세기는이 겉으로보기에는 단순한 과정을 설명 할 수 없었다.

최고의 이론은 매우 높은 온도에서 가열 된 물체가 가장 짧은 파장의 에너지를 방출해야한다고 예측했기 때문에이 문제는 "자외선 대참사"로 보였다. 우리는 강력한 전류가 19의 물리학과 같은 에너지 빔에 전구를 가져 오지 않는다는 것을 알고 있기 때문에. 여기에 분명히 마지막 단어가 없었습니다.

에너지 흡수 가능

플랑크는 1900에서 이미 현대의 히트작이 된 대답을 발견했습니다. 실제로 그는 에너지가 이산 량 또는 수량으로 만 흡수되거나 전달 될 수 있다고 생각했습니다. 그것은 고전 물리학으로부터 급진적 인 출발이었는데, 에너지가 연속적이고 연속적인 흐름을 통해 흘렀다 고 주장했다. 그 당시 플랑크는 이론적 인 이유가 없었지만 일하기 시작했습니다. 그것의 양자는 가열 된 제품이 어떤 온도에서도 방출 할 수있는 에너지의 양을 효과적으로 줄였습니다. 마지막으로 치명적인 자외선도 없습니다!

양자 혁명

그것은 양자 혁명이 시작된 방법입니다.. 그것은 알버트 아인슈타인 (Albert Einstein), 베르너 하이젠 베르크, 닐스 보어와 물리학의 다른 거인의 이론적 작업의 수십 년을했다, 그래서 그것은 포괄적 인 이론 플랑크 영감을 변경, 그러나 아무도 정말 가열하면 객체와 무슨 일이 일어 났는지 이해하지 않기 때문에 즉, 시작에 불과했다.

우리의 서투른 감각 기관에 보이지입니다 우리의 일상 경험에서 파생 된 작은 입자의 영역에서 입자와 에너지 전송을 다루는 양자 역학의 이론, 그리고 모든. 모든 것이 완전히 보이지는 않습니다! 그들은 밝은 태양 광선과 별의 반짝이 아름다운 비록 일부 양자 효과는 완전히 양자 역학의 출현하기 전에 설명 할 수없는 다른 것처럼, 시야에서 숨겨져 있습니다.

양자 세계에서 우리는 일상 생활에서 얼마나 많은 현상을 경험할 수 있습니까? 우리의 감각은 현실의 본질 속에서 어떤 정보를 발견 할 수 있습니까? 결국, 원래 이론에서 알 수 있듯이, 양자 현상은 우리의 코 바로 밑에있을 수 있습니다. 실제로, 그들은 우리의 코에서 바로 일어날 수 있습니다.

양자 범퍼

깨어나 불멸의 토스터기에 커피 나 빵 조각 냄새가 나는 것을 느끼면 코가 어떻게됩니까? 얼굴에있는이 감각 기관은 단지 인상 일뿐입니다. 한때 세계 최초로 원자로를 건설 한 엔리코 페르미 (Enrico Fermi)가 한번 양파를 볶은 것처럼 감각 기관이 어떻게 작동하는지 이해하는 것이 좋을 것입니다.

양자 역학 (© 제이 스미스)

그래서 당신은 침대에 누워 신선한 토스트 토스트를 준비하는 것에 대해 생각합니다. 향기 분자가 공기를 통해 흐릅니다. 당신의 호흡은 이들 분자 중 일부를 입 바로 위의 눈 사이의 비강 내로 끌어 당깁니다. 분자는 비강 표면의 점막층에 붙어 있으며 후각 수용체에 갇혀 있습니다. 후각 신경은 해파리처럼 뇌에서 매달려 있으며, 끊임없이 외부 세계에 노출되어있는 중추 신경계의 유일한 부분입니다.

다음에 일어나는 일은 완전히 명확하지 않습니다. 우리는 냄새 분자가 점막 표면에 400 다른 수용체 중 하나에 결합하는 것을, 우리는이 연락처는 우리의 후각 감각을 생산 정확히 무엇을 어떻게 모르는 것을 알고있다. 냄새를 이해하는 것이 왜 그렇게 어려운가요?

Imperial College London의 과학자 Andrew Horsfield는 다음과 같이 말했습니다 :

"부분적으로는 후각 수용기 내부에서 일어나는 일을 확인하기위한 실험을 수행하기가 어렵 기 때문입니다."

냄새가 어떻게 작용 하는가?

냄새가 어떻게 작용하는지에 대한 일반적인 설명은 간단 해 보입니다. 수용체는 매우 특정한 분자 모양을 취합니다. 오른쪽 열쇠로만 열 수있는 자물쇠와 같습니다. 이 이론에 따르면 코로 들어가는 각 분자는 일련의 수용체에 들어 맞습니다. 뇌는 커피 냄새와 같은 분자 활성화 수용체의 독특한 조합을 해석합니다. 즉, 우리는 분자의 모양을 느낍니다! 그러나 '열쇠 열기'모델에는 근본적인 문제가 있습니다.

Horsfield는 말합니다 :

"당신은 매우 다른 모양과 구성을 가진 분자를 가질 수 있습니다. 모두 같은 느낌을줍니다."

모양 이상의 무언가가 관련되어야하는 것 같지만, 무엇입니까? 이 모델에 대한 논쟁의 여지가있는 대안은 우리의 감각이 분자의 모양뿐만 아니라 이러한 분자가 진동하는 방식에 의해서도 활성화된다는 것을 시사합니다. 모든 분자는 구조에 따라 특정 주파수에서 지속적으로 진동합니다. 우리 코는 어떻게 든 그 진동 주파수의 차이를 드러 낼 수 있을까요? 그리스의 알렉산더 플레밍 (Alexander Fleming) 생물 의학 연구 센터의 생물 물리학 자 루카 토리노 (Luka Turin)는 그렇게 할 수 있다고 믿습니다.

향기의 진동 이론

세계 최고의 향수 전문가가 된 토리노는 화학자 Malcolm Dyson이 1938에서 처음 제안한 진동 향기 이론에 영감을 받았습니다. Torino가 90 년대에 Dyson의 아이디어를 처음으로 포착 한 후, 그는이 이론을 테스트하기 위해 분자를 찾기 시작했습니다. 그는 독특한 냄새와 독특한 분자 진동을 지닌 유황 화합물에 중점을 두었습니다. 그런 다음 토리노는 유황 이외의 다른 분자 형태로 완전히 무관 한 화합물을 찾아 낼 필요가 있었지만 동일한 진동 주파수로 황과 같은 것이 있는지 확인해야했습니다. 결국 붕소가 포함 된 분자가 발견되었습니다. 그녀는 황과 같은 냄새가 났을 것입니다. "나는 그것을하고있다,"그는 말한다, "나는 이것이 우연이 될 수 없다고 생각한다."

그가이 후각 감각을 발견 한 이후로 토리노는 그 아이디어를 뒷받침하는 실험적 증거를 수집했고, 이론적 인 세부 사항을 연구하기 위해 Horsfield와 협력했습니다. XNUMX 년 전 토리노와 그의 동료들은 향기 속의 수소 분자 중 일부를 중성자가 핵에있는 수소 동위 원소 인 중수소로 대체하는 실험을 설계했으며, 인간이 그 차이를 느낄 수 있다는 것을 발견했습니다. 수소와 중수소는 분자 모양은 같지만 진동 주파수가 다르기 때문에 결과는 다시 우리 코가 실제로 진동을 감지 할 수 있음을 시사합니다. 초파리 실험에서도 비슷한 결과가 나타났습니다.

우리도 진동을 느낍니까?

토리노의 생각은 논란의 여지가있다. 그의 실험 데이터는 후각 연구자의 학제 간 공동체에 의해 공유되었다. 그러나 그들이 옳고 도형 외에도 우리는 진동을 느낍니다. 코는 어떻게합니까? Turin은 터널링 (tunneling)이라고 불리는 양자 효과가 여기에 포함될 수 있다고 추측했다. 양자 역학에서 전자와 다른 모든 입자는 이중 성질을 가지고 있습니다 - 각각 입자와 물결입니다. 이것은 때로는 고전 물리학의 규칙에 따라 입자에 의해 금지되는 방식으로 터널과 같은 물질을 통과하는 전자의 이동을 허용합니다.

냄새의 분자 진동은 전자가 냄새 수용기의 한 부분에서 다른 부분으로 점프하는 데 필요한 에너지를 아래로 점프 할 수 있습니다. 점프의 속도는 분자에 따라 달라 지므로 뇌에서 다른 냄새를 인식하는 신경 자극을 유발합니다.

그래서 우리의 코는 정교한 전자 탐지기가 될 수 있습니다. 우리의 코는 어떻게 그러한 양자 특질을 이용하기 위해 진화 할 수 있습니까?

토리노는 말한다 :

"우리는이 기술을 과소 평가하는 것으로 생각합니다. 무제한적인 자금으로 40 억년에 달하는 연구 개발은 진화를위한 긴 시간입니다. 그러나 나는 인생이하는 가장 놀라운 일이라고 생각하지 않는다. "