Вдыхая будущее. Квантовая природа обоняния

Мы привыкли изучать ароматы, но обоняние как способность тоже может серьезно впечатлить. Несколько лет назад на техническом научном ресурсе я мельком просмотрела статью посвящённую механизму восприятия запахов. Меня удивило, что вопрос все ещё не раскрыт, но прояснить его для себя решила чуть позже. Теперь момент настал.

Казалось бы, все достаточно очевидно - есть нос, в нем на слизистой расположены рецепторы, которые при контакте с ароматическими молекулами («одорантами» в научном языке) передают в мозг соответствующие различным запахам импульсы. Однако, если углубиться, возникают сложности - каким образом ограниченное количество рецепторов распознает бесконечное многообразие ароматов? Ведь это не однородный цветовой спектр, а множество различных по форме и параметрам физических молекул.

Изначально предполагалось, что рецепторов очень много и каждый откликается на свои молекулы по принципу «ключ-замок». Но у этого объяснения есть слабые зоны, так, например, известно, что различные по форме молекулы могут пахнут одинаково, а практически идентичные способны вызывать противоположные ощущения. Впервые предположение о вибрационной природе обоняния промелькнуло в 1938 году, в 1996 идея окрепла, а в 2000х был проведён ряд экспериментов. То к чему пришли ученые звучит фантастично - в основе способности различать запахи, возможно, лежит один из главных парадоксов квантовой механики.

Речь идёт о «квантовом туннелировании». Рецепторы здесь задействованы активнее чем в классическом объяснении, «навстречу» ароматическим молекулам они излучают микро-импульсы энергии («кванты»), тем самым заставляя вибрировать атомы одоранта. Электроны в рецепторах, реагируя на частоту вибрации, переходят в особое энергетическое состояние - именно оно и считывается нервной системой. Давайте попробуем разобраться в деталях. «Квантовым» процесс называется по той причине, что все происходит на уровне взаимодействия элементарных частиц - квантов энергии. Тогда почему «туннелирование»? Рецептор, посылая сигнал одоранту, строит своеобразный «мостик» - туннель, который и становится каналом связи. А теперь главный вопрос - почему этот процесс считается одной из тайн квантовой физики?

Дело в том, что сигналы, которыми обмениваются рецепторы и одоранты, очень слабые, в классическом понимании их силы недостаточно для прохождения защитных барьеров молекул и атомов, однако, им все же это удаётся! Каким образом - никто не знает, существует смелое предположение, что дополнительный ресурс они берут - представьте только - из будущего. Наиболее весомым аргументом в пользу этой теории стал следующий эксперимент: участникам предлагались идентичные по форме молекулы мускуса, в части которых обычный атом водорода был заменён на его изотоп - дейтерий. Испытуемые смогли уловить различие в запахе. Механическим восприятием на уровне молекул объяснить это крайне трудно.

На данный момент теория не имеет полного подтверждения, но и опровергнуть ее тоже пока никто не смог. Учёные продолжают работать над вопросом. Перспективой исследований является создание сверх-точного цифрового анализатора ароматов. Ну а пока что я предлагаю каждый раз вдыхая новый или давно любимый парфюм радоваться нашей маленькой не до конца разгаданной сверх-способности.

Благодарю всех, кто прорвался через череду сложных понятий и дочитал до конца. Всех благ!