Luca Turin:味道的科學
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0:00 - 0:04你待會兒聞到的香氣,絕不會有機會以這種方式聞第二次
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0:04 - 0:07這香水名為「霓采天堂」
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0:07 - 0:10在國內的店裡找不到
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0:10 - 0:14除非你去跟雅詩蘭黛要一點來
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0:14 - 0:17或是跟香水師Calice Becker要
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0:17 - 0:18我很感激他們分我一些
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0:18 - 0:22香氣可拆開成接連散發並組合如和弦的各種氣味
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0:22 - 0:24而妳現在所聞到的就是首調
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0:24 - 0:28緊接著的引人入勝氣味被稱為中調
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0:28 - 0:31等會我將讓各位聞聞
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0:31 - 0:34「霓采天堂」的首調「伊甸」是以英國的伊甸園計畫命名的
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0:34 - 0:39中調則是白千層樹皮──然而香水裡其實沒有這個成份
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0:39 - 0:42因為它被禁用
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0:42 - 0:45最後,則是完整的香氣
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0:45 - 0:48現在你所聞到的組合是──
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0:48 - 0:52我曾問,香水中有什麼分子。沒有人想告訴我
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0:52 - 0:57所以我把香水以我辦公室裡的氣相層析儀分析
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0:57 - 1:00發現裡頭大概有400種分子
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1:00 - 1:03也就是說,你正在聞數百個
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1:03 - 1:06漂浮在空氣中、撞擊鼻腔的分子
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1:06 - 1:10如果這個事實還不夠令人印象深刻的話
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1:10 - 1:14你們所聞到的香氣成份其實相當接近啊
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1:14 - 1:18嗅覺向以每個人都有不同的感受聞名
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1:18 - 1:19這並不完全正確
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1:19 - 1:21只需要一瓶香水就能證明這一點
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1:21 - 1:27因為如果真是這樣,香水就不會是個藝術,你明白嗎?
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1:27 - 1:31當陣陣香氣襲向各位時,我想談談一個點子的歷史
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1:31 - 1:35你在這裡所聞到的每種香氣
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1:35 - 1:37都是由一群位在,被我稱為
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1:37 - 1:40週期表上東城──一個安全美好的區域──的分子組成
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1:40 - 1:44(笑)
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1:44 - 1:47如果你想在香水業立足,你絕對不會想離開這區
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1:47 - 1:49有些人在1920年代曾經試著
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1:49 - 1:53在香水裡加入週期表其他區塊的分子,但是沒有成功
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1:53 - 1:55上東城裡的五個分子幾乎就能組成
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1:55 - 2:01你生活裡從咖啡跟香水等所有的氣味,
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2:01 - 2:03而你剛剛一開始所聞到的前調
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2:03 - 2:07在我們香水業被稱做清新草原味──很怪的叫法
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2:07 - 2:09而之所以這麼稱呼綠葉調
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2:09 - 2:11是因為它聞來就像綠色植物,如草原的氣息
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2:11 - 2:18這是順式-3-己烯醇。我過去三年
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2:18 - 2:24得抽空學習化學。非常昂貴的高中化學教育
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2:24 - 2:28順式-3-己烯醇有六個碳分子,所以"hexanol"以hexa-為字首
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2:28 - 2:32分子裡有一個雙鍵,分子末端有乙醇
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2:32 - 2:35所以"hexanol"以-ol為字尾。這是順式-3-己烯醇的命名由來。
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2:35 - 2:38一旦你懂得分子命名原則,你就能在派對上唬人
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2:38 - 2:42順式-3-己烯醇聞來就像草原。這是分子的碳鏈
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2:42 - 2:45你可以用電腦在碳鏈上加氫原子
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2:45 - 2:47這時順式-3-己烯醇看起來像這樣
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2:47 - 2:51但因為每個元素都有個不能侵入的圓形區域─
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2:51 - 2:54它們互斥─所以順式-3-己烯醇實際上長這樣
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2:54 - 3:00好,現在問題來了:為什麼這分子聞起來是草原味,
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3:00 - 3:06而不是馬鈴薯,或是紫羅蘭?有兩個理論:
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3:06 - 3:10第一個理論是關於分子的形狀。
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3:10 - 3:12這是個完美的理論,因為在生物界
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3:12 - 3:14幾乎所有的功能都由分子形狀決定
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3:14 - 3:18如分解分子的酵素、抗體,一切取決於蛋白質
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3:18 - 3:24跟其他分子間的緊密結合。而嗅覺也是
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3:24 - 3:27我等一下會試著解釋這個理論哪裡不對
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3:27 - 3:30另一個理論則是說嗅覺是我們聞到分子的震動
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3:30 - 3:32這個想法完全沒有道理
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3:32 - 3:36而我在90年代早期第一次聽到這個想法時
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3:36 - 3:39覺得Dyson跟Wright這些先驅者的直覺失準
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3:39 - 3:42我等一下會告訴你們為什麼
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3:42 - 3:45然而,我漸漸明白,他們也許是對的
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3:45 - 3:48我得說服我的同行接受這個理論,而我仍在努力
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3:48 - 3:54這是分子跟其受器間作用機制的形狀說圖解
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3:54 - 3:59一個分子進入一個蛋白質,當兩者的形狀吻合
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3:59 - 4:04分子會跟蛋白質的一部分結合
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4:04 - 4:08造成這個複合體的變型、扭轉或移動
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4:08 - 4:10而分子跟蛋白質之間的吸引力造成這樣的運動模式
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4:10 - 4:15就是這個以分子形狀為基礎的理論
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4:15 - 4:19而這個分子形狀理論的問題摘要在這投影片上
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4:19 - 4:24希望大家還記得這些物質
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4:24 - 4:29這是一位在香水公司工作的化學家
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4:29 - 4:31其實驗筆記的一頁
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4:31 - 4:34因為檀香味的龐大商機
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4:34 - 4:35他得找出檀香味,或是類似檀香的味道
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4:35 - 4:37所以他製造了45個分子
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4:37 - 4:44而這45個分子中,只有4629分子聞起來是檀香
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4:44 - 4:47他加註驚嘆號,對吧?這是非常繁重的工作
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4:47 - 4:52以一個人一年工時計,如果你給他無利潤的低薪
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4:52 - 4:56其收入約為20萬美金
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4:56 - 4:58所以這是個非常沒有效率的工作
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4:58 - 5:01而我對理論的定義,不僅只是
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5:01 - 5:03被傳授的知識,更得幫助節省勞力
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5:03 - 5:06一個理論得讓人們事半功倍
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5:06 - 5:12我喜歡省力的主意。請讓我解釋
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5:12 - 5:17形狀理論之所以無用的單純現實
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5:17 - 5:22這是順式-3-己烯醇,聞起來像草原
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5:22 - 5:29這是順式-3-己硫醇,聞起來像腐敗的蛋
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5:29 - 5:34你也知道伏特加聞起來絕對不像腐敗的蛋
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5:34 - 5:38如果是,你會放下酒杯,改去另一間酒吧
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5:38 - 5:43換句話說,我們不會對弄錯醇類
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5:43 - 5:46不會搞混醇類跟硫化物
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5:46 - 5:49這跟濃度無關,即使讓你聞純酒精
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5:49 - 5:52也不會聞到壞蛋的臭味
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5:52 - 5:59反之,再純的硫化物也不會聞起來像伏特加
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5:59 - 6:03我們很難用蛋白質辨識分子形狀的不同來解釋這個現象
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6:03 - 6:05而我如此向我那對生物學完全沒興趣的
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6:05 - 6:09物理學家朋友說明,他說:「這容易,兩種不同顏色的東西!」
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6:09 - 6:14(笑)
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6:14 - 6:19更進一步,現在讓我來解釋為什麼振動理論
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6:19 - 6:23有趣。這些分子,如你一開始所見
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6:23 - 6:25組成分子的原子間有如彈簧般的連結
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6:25 - 6:28不同的分子的震動包含不同頻率
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6:28 - 6:32頻率組成視分子,或是組成分子的原子間的連結而定
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6:32 - 6:40這是將O-H鍵的振動頻率轉換成人類聽力範圍的聲音
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6:41 - 6:43而S-H鍵振動頻率則相當不同
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6:43 - 6:47這個現象最有趣的部分
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6:47 - 6:50在提醒我認清這個特定事實,也就是
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6:50 - 6:54這個世界上除了腐爛的蛋,沒有別的東西聞起來像硫氫化物了
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6:54 - 7:01再者:這個世界上除了有硫氫化物,沒有別的分子能以這樣的頻率振動
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7:01 - 7:03你也可以這麼看:想像一個鋼琴鍵盤
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7:03 - 7:07代表S-H鍵的振動頻率的琴鍵位在鍵盤某處的中間
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7:07 - 7:09這個琴鍵壞掉了
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7:09 - 7:12周圍及其他的琴鍵沒有一個能發出接近它的音頻
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7:12 - 7:14而氣味也有這樣的獨特性,獨特的震動
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7:14 - 7:16為了自我說服
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7:16 - 7:19這整個瘋狂的理論是可信的
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7:19 - 7:21我開始這個尋找氣味分子的遊戲
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7:21 - 7:24我想找到某個類型的分子,或任何分子
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7:24 - 7:29其振動頻率跟硫氫化物一樣
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7:29 - 7:31若理論正確,顯然這分子聞起來像硫磺
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7:31 - 7:37如果不是這樣,這整個理論是個餿主意,我會轉而研究其他主題
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7:37 - 7:41在經過幾個月有高潮有低潮的研究
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7:41 - 7:46我發現有種叫做硼烷的分子
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7:46 - 7:48跟硫氫化物有一模一樣的振動頻率
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7:48 - 7:51好消息是,我們能拿到一些硼烷
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7:51 - 7:54而壞消息是,硼烷是火藥的燃料
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7:54 - 7:57一但跟空氣接觸,大部分的硼烷會自動爆炸
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7:57 - 8:01若你打電話給硼烷公司訂購,他們至少得賣你十噸好嗎?
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8:01 - 8:04(笑)
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8:04 - 8:07這並不是所謂的實驗室規模的實驗
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8:07 - 8:09而我的學校高層並不欣賞這樣的研究
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8:09 - 8:17然而,我到底還是拿到一些硼烷了,就是這個怪獸
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8:17 - 8:19經過計算跟測量
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8:19 - 8:23硼烷的振動頻率的確硫氫化物相同
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8:23 - 8:28現在問題來了,硼烷的味道跟硫氫化物一樣嗎?
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8:28 - 8:31Alfred Stock,有史以來最懂硼烷的人
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8:31 - 8:36當他還在世時,他合成了所有硼烷化合物
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8:36 - 8:42在一篇長達40頁,以德文寫就的大論文裡,他提到一點──
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8:42 - 8:45我的妻子是德國人,是她幫我翻譯原文的
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8:45 - 8:47Alfred Stock這麼說:"ganz widerlich Geruch"
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8:47 - 8:53意即:「非常難聞的味道」。很好,這讓我想起了硫化氫。
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8:53 - 8:56這就是說,早在1910年,就已知硼烷的味道
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8:56 - 9:03跟硫化氫相同,之後直至1997, 98年都一直被人遺忘
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9:03 - 9:07而有點美中不足的是:
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9:07 - 9:12如果我們的嗅覺是在辨別分子振動,我們的鼻子中必定有個光譜儀
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9:12 - 9:17這就是光譜儀,好吧,其實是我實驗桌上的光譜儀
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9:17 - 9:19公道的說,當你看著一個人的鼻子時
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9:19 - 9:22你不太可能覺得鼻子跟這個東西有任何相似之處
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9:22 - 9:24這是這理論最主要的反證
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9:24 - 9:29好吧,我們聞得出分子的振動。然而,這是怎麼辦到的?
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9:29 - 9:31當人們問這個問題時,他們忽略了一件事
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9:31 - 9:35那就是:物理學家的確很聰明,不像生物學家
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9:35 - 9:38(笑)
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9:38 - 9:40這是個笑話,我到底還是個生物學家
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9:40 - 9:41這笑話是對我的反諷
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9:41 - 9:44當福特汽車還投資大量金錢
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9:44 - 9:46在基礎研究上時,公司職員
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9:46 - 9:50Bob Jacklovich跟John Lamb找到了
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9:50 - 9:54製作內建奈米級光譜儀的方法
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9:54 - 9:57換句話說,這個小儀器不需要鏡子、
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9:57 - 10:02雷射、稜鏡等沒有必要的東西,而是利用電子隧穿的原理
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10:02 - 10:05我是可以跳個電子隧穿舞
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10:05 - 10:10不過,我還是製作一段更有趣的影片,來告訴你們這是怎麼辦到的
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10:10 - 10:14電子是非常活躍的物質,他們能夠跳越
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10:14 - 10:19兩個能量相同的能隙。當能隙能量不同時,則無法跨越
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10:19 - 10:21跟我們不同,電子不會從由能量差構成的懸崖摔下
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10:21 - 10:28如果有某個物質吸收能量,電子就能夠游移
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10:28 - 10:31而這個系統──
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10:31 - 10:32生物體中有很多這樣的系統──
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10:32 - 10:37某些物質提供電子,這些電子試著穿越能隙
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10:37 - 10:41只有具正確振動頻率的某分子存在時
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10:41 - 10:43反應才會發生
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10:43 - 10:47這是福特的兩位職員發明的奈米光譜儀的原理
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10:47 - 10:54這個機器的每一個部份在生物學上都行得通
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10:54 - 10:55也就是說,我曾經拆開過這個儀器
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10:55 - 10:57自己做過光譜儀
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10:57 - 11:01如果你天生就是個好學之士,你會明白
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11:01 - 11:03這個點子最棒之處,在於揭示所有的感官
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11:03 - 11:06包括嗅覺聽覺跟視覺都是在感覺分子的振動
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11:06 - 11:10當然,這不重要,因為也有可能不是這樣
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11:10 - 11:11但是,這理論在某種程度上──
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11:11 - 11:13(笑)
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11:13 - 11:17在某種程度上對讀了很多19世紀時的
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11:17 - 11:21德國文獻的人們是有吸引力的
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11:21 - 11:22當年,巨大的轉折出現:
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11:22 - 11:28我離開學術圈,進入產業界的現實世界
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11:28 - 11:31根據我的想法成立一個公司
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11:31 - 11:34並利用我的技術合成新分子
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11:34 - 11:38也就是讓別人來投資我的信念
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11:38 - 11:42一開始
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11:42 - 11:44我們去拜訪香水公司
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11:44 - 11:48問他們需要什麼。當然,這是因為
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11:48 - 11:50如果你能量化味道,就不需要化學家
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11:50 - 11:54只要一部蘋果電腦,跟寫出正確的程式
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11:54 - 11:58就能計算一千個分子
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11:58 - 12:01一個周末你就能處理一萬個分子
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12:01 - 12:04再讓化學家去合成味道正確的分子
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12:04 - 12:08這是合成新味道的直接途徑
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12:08 - 12:09剛開始
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12:09 - 12:11我們去拜訪法國的香水師─
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12:11 - 12:13這時我模仿Charles Fleischer的演出─
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12:13 - 12:17他們之中有一個人說:「你才做不來香豆素的味道。」
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12:17 - 12:20「我賭你做不來。」
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12:20 - 12:24香豆素是非常常見的香水原料
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12:24 - 12:27這個味道是從南美洲的一種豆子提煉出來的
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12:27 - 12:31但也是個典型的人工合成香味
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12:31 - 12:35這個分子讓男性香水的味道
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12:35 - 12:38從1881年以來就沒有變過
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12:38 - 12:41但問題是,香豆素致癌
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12:41 - 12:47而沒有人會希望他不過是刮個鬍子就會接觸致癌物
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12:47 - 12:49(笑)
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12:49 - 12:52總是有不在乎的人,但還是不值得嘛!
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12:52 - 12:57所以他們希望我們合成新的香豆素。我們也做了計算
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12:57 - 13:00首先,得計算香豆素的振動頻率譜
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13:00 - 13:01並整理結果來讓我們
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13:01 - 13:07對香豆素是個怎樣的香調有比較好的認識
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13:07 - 13:13接著,是利用電腦分析類似香豆素的分子
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13:13 - 13:16不相干的分子也可以,來找跟香豆素振動方式相同的分子
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13:16 - 13:20而我們的確,就這個案例,我不得不這麼說
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13:20 - 13:22這方法行得通──我們運氣不錯
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13:22 - 13:25當時我們的首席化學家打電話給我
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13:25 - 13:30說他剛剛發現一個很美妙的化學反應
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13:30 - 13:31所以就算反應產物聞起來不像香豆素
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13:31 - 13:34他還是想研究這個有效率的、只要一個步驟的反應──
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13:34 - 13:37化學家都有個怪腦袋
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13:37 - 13:41反正只要一步,我們就能得到這個可愛的結晶物
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13:41 - 13:43產率達90%。讓我們試試看吧
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13:43 - 13:47我說:首先,我們來對這個物質進行些計算
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13:47 - 13:53它的部分結構近似香豆素,但多了一個五碳環
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13:53 - 13:58這是結果,紫色表示這個新物質的振動頻率譜
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13:58 - 13:59而白色的就是香豆素
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13:59 - 14:03預測顯示,新物質聞起來應該像香豆素
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14:03 - 14:11新物質作出來以後,味道正是香豆素的味道
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14:11 - 14:16這是我們的新寶物,香豆烯
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14:16 - 14:18你看,當你是個科學家時,你總是在賣你的想法
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14:18 - 14:22然而人們抗拒新點子,問題也正是:
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14:22 - 14:24為什麼我們得接受新點子?
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14:24 - 14:30但當你在香水師的桌前放上少少的10克
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14:30 - 14:32"聞起來像香豆素,卻不是香豆素"的物質
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14:32 - 14:34而你只花三個星期找到它
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14:34 - 14:37這讓每個人都覺得棒極了
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14:37 - 14:38(笑)
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14:38 - 14:44(掌聲)
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14:44 - 14:48人們常問:你的理論被接受了嗎?
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14:48 - 14:53我說:被誰接受呢?聽到這理論的人大致有三種反應:
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14:53 - 14:57雖然我不明白,但你是對的,這是目前最合理的推測
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14:57 - 15:01你大概是對的,而我也不在乎你是怎麼辦到的
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15:01 - 15:02反正你都把新分子給我了
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15:02 - 15:05還有:你錯了,我很確定你一定是錯的
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15:05 - 15:08也就是說,我們得面對只在乎結果的人
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15:08 - 15:10而這是個資本主義世界
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15:10 - 15:15他們說,就算我們是靠著占星學知識達成任務,他們還是滿意的
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15:15 - 15:18但我們的確不是靠著占星學知識達成任務
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15:18 - 15:20在最近三年,我做著一份我認為是
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15:20 - 15:25全宇宙最棒的工作:這讓我能將我的嗜好
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15:25 - 15:27也就是香氛跟所有美好的事物
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15:27 - 15:32跟一些些生理學,一些些自學來的化學結合起來
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15:32 - 15:34做出一些實際有用的貢獻
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15:34 - 15:35非常謝謝大家
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15:35 - 15:36(掌聲)
- Title:
- Luca Turin:味道的科學
- Speaker:
- Luca Turin
- Description:
-
有著美好氣味的香水,其背後的科學為何呢?生理學家Luca Turin用具吸引力且精準的方式,來解釋氣味的分子合成,及其藝術。
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 15:36