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人們很早就從經驗推知，氣味是人的嗅覺對不同化學物質的反應。我們只能聞到小分子的有氣味的化學物質，它們常是氣態或者有較強的揮發性。但人的嗅覺機制至今是乙個沒有完全解開的迷。嗅覺這個人類並不十分發達，而又並非至關重要的感觀，竟佔據了人全部基因的
3%來形成，所有其他系統中，只有龐大而不可或缺的免疫系統才能佔據與之相似的基因量。這不僅表明嗅覺在人的進化中曾扮演過十分重要的角色，也直觀表明了嗅覺系統本身的複雜性。
作是2023年美國
神經科學家
richard axel
和生物學家
linda buck
發現了與每種嗅覺感受器對應的基因。人鼻腔上方共有
347種嗅覺感受器，能與不同的氣味分子結合，將衝動傳到腦中綜合後形成約
10000
種氣味。他們也因此獲得了
2004
年諾貝爾生理學或醫學獎。
3種視錐細胞（感光細胞），分別感受紅綠藍三種不同頻率的光，再在人腦中綜合為上千種顏色。而目前所有的顯示器，列印技術都用這種方式，即幾種單色畫素來複製多種顏色。但人嗅覺感受器的種類是視錐細胞的數百倍，而且不同於可以用波長表示的色光，氣味分子的結構過於複雜，我們難以探明其與感受器結合的機制，從而難以編碼人能感受的一萬種氣味。
axel
和buck
都自然地想到嗅覺感受器可以識別不同形狀的分子結構，而
347種感受器要能完整對應上萬種氣味，每種要能與多種分子產生效應，並且一種氣味分子也能刺激多種感受器。
c2h5oh
）和含甲醇（
ch3oh
）的工業酒精，它們的氣味相似，因為都含有羥基。但問題是仍有許多形狀相近氣味卻完全不同的分子。把乙醇的羥基換為巰基，乙硫醇的形狀與乙醇很接近，但卻完全沒有酒精的香味，只有強烈的臭雞蛋味。二茂鐵和二茂鎳更能說明問題，它們的形狀相似，都是金屬原子被夾在兩個碳環之間，但氣味也有顯著差別。顯然，它們的不同源於分子內部的金屬原子，嗅覺感受器一定能探測分子內部的形狀。
malcolm dyson
就猜想嗅覺也是通過探測分子振動來區分結構的。而
robert wright
則建立了嗅覺振動理論。但顯然鼻腔這樣大小的空間是不能發出射線探測光譜的，人們難以找到探測分子振動的結構和機理，便逐漸淡忘了振動理論，直到
90年代，
luca turing
將量子物理運用到嗅覺機制的研究中。
-sh）。
turing
想到要找乙個不含巰基卻有與巰基相似振動頻率的基團，測定其氣味。經過計算機的計算，他發現只有硼氫鍵（
b-h）的振動與巰基幾乎相同。自然界本不存在含硼氫鍵的硼烷，
1912
年stock
首次合成硼烷後記錄到它具有「強烈的令人反感的像
h2s的氣味」。而這種氣味正是我們所說的臭雞蛋氣味。兩種完全不同的分子具有相同的氣味，而它們含有振動頻率相同的化學鍵，這強烈地支援了振動理論。
70%。而實驗發現，對同濃度下的普通乙醯苯和將
8個普通氫原子替換成重氫的重氫化乙醯苯，果蠅的反應是很不同的：在
t型迷宮的兩側分別放置空氣和乙醯苯，讓幾百字果蠅選擇其中一端。普通乙醯苯時選擇乙醯苯一端的果蠅比空氣端的多
18%，因為它們喜歡乙醯苯的氣味；而換為重氫化乙醯苯後，空氣端的果蠅比乙醯苯端多
14%，可見果蠅能聞出同位素間的差異。
turing
想到的是非彈性電子隧穿效應和非彈性電子隧穿譜。非彈性電子隧穿效應是一種量子效應，在奈米尺度下才顯著。我們知道電子能在導線中運動形成電流，若導線斷開，電子不能通過就形不成電流了。
1958
江崎（leo esaki
）在半導體中發現電子的量子隧穿效應並獲得諾貝爾獎，可簡單理解為即使導線斷開，當斷開的距離小至幾個奈米之內時，電子就能跨過間隔是電流繼續。這是因為電子的量子效應使有一定的機率存在於空間中，包括另一側的導線中。如果導線的間隔中什麼也沒有，電子會在穿越後保持原來的能量，成為彈性電子隧穿效應；當間隔中有乙個分子存在，電子可以在穿越中和它發生相互作用，釋放出與分子振動相應的能量來激發他的振動，稱為非彈性電子隧穿效應。如果測得導線電流和兩端電壓的關係來反映電子能量損失，就可以得到間隔中的分子的振動資訊。下圖就是
john lambe
和robert jaklevic
在1968
年發現的非彈性電子隧穿譜。
圖3 量子隧穿效應和非彈性電子隧穿譜
turing
工作的基礎上，生物學家和物理學家進一步提出了乙個模型，可以在生物體內實現非彈性電子隧穿效應而不違背已知的物理定律。
： 70
年，才由
turing
結合量子效應提出了具體的嗅覺隧穿譜模型。要解釋生物體中的各種微觀現象是困難的，更多新理論將能提供更多猜想和模型。
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