王安石曾赋诗咏梅：“遥知不是雪，为有暗香来。”在这里，当白梅和落雪引起人们视觉上的混淆时，发挥重要辨别作用是就是嗅觉。人类能够识别和记忆大约1万种不同的气味，其生理机制却一直是个谜。为此，许多科学家孜孜不倦地进行研究，以求找到解开奇妙的嗅觉世界之谜的钥匙。

在嗅觉的早期研究中，气味的识别，一般被认为是气味分子与嗅觉受体相结合的结果。1977年，科学家发现这种受体存在于嗅觉神经元伸入鼻腔黏膜的嗅纤毛上。一旦将这些嗅纤毛移除，嗅觉能力也将随之丧失。这说明嗅纤毛是嗅觉系统运行的起点。

但是，气味分子又是如何转化为嗅觉信号传递到大脑的呢？美国科学家理查德•阿克塞尔和琳达•巴克发现，当气味分子与嗅觉受体结合后，作为化学信号的气味分子经过属于GTP蛋白（通称G蛋白）的嗅觉受体的复杂作用，转变为电信号后，便沿着嗅觉神经开始一声拉力跑。这些信号先从鼻腔进入颅内，最后被传至大脑嗅觉皮层某些精细区域，在那里它们被翻译成特定的嗅觉信息，即人们的感知。这就是理查德•阿克塞尔和琳达•巴克为我们描述的完整的嗅觉信号通路理论。

其实，在上世纪80年代末期，科学家就发现在探测气味的神经元中存在着一套G蛋白信号通路，而且前人的生物化学和生理学研究成果也暗示G蛋白可能参与了嗅觉信号的传导过程。当理查德•阿克塞尔和琳达•巴克在构建嗅觉信号通路理论时，他们发现嗅觉受体属于G蛋白受体家族，蒙在嗅觉系统这个谜团上的“盖头”终于被掀开了一角。

作为优秀的科学家，理查德•阿克塞尔和琳达•巴克并没有在这里停下脚步。他们将嗅觉系统的研究提升到了分子水平，尤其是侧重基因方面的研究。他们认为人能能够识别众多气味分子，其自身必有多种能识别这些气味分子的发球G蛋白的嗅觉受体，并且还存在着编码这些蛋白的基因家族。理查德•阿克塞尔和琳达•巴克这种创造性的研究为他们2004年获得诺贝尔生理学和医学奖奠定了基础。

超越时空的量子通信

⑴一种被称为量子通信的新的通信方式初露端倪。它是一种不受通信双方空间距离限制、不存在任何传输时延的真正意义上的实时通信，因此，它可望承担起未来宇宙通信的使命。那么，什么是量子通信呢？

⑵简单地说，量子通信就是根据量子力学关于相互耦合的微观粒子（如电子、光子等）之间存在的超光速关联来实现信息的传递。量子力学指出，如果我们对相互耦合的一对粒子中的一个粒子进行测量，另一个粒子将会瞬时“感应”到这种影响，并发生相应的变化，而不管这两个粒子间相隔多远。上述这种微观粒子间的超光速关联和影响叫做“缠结”，它是一种具有交互作用的粒子之间通过“感应”而建立的神奇连接。这种连接是实现超光速通信的主要依据。量子通信的优点很多，首先便是它的零时延，正是由于这个特性，它可望应用于未来的星际通信；其次是它可以不通过双方之间的空间进行，这就避免了环境对通信的干扰；第三，是保密性强，因为信息载体可以只保存在收发信息的双方，使与此项通信无关的第三者无法干扰和窃听。此外，它还是一种环保型通信，不会产生电磁污染。

⑶ 量子通信系统由量子态发生器、量子通道和量子测量装置组成。按其所传送的信息是经典还是量子而分为两类。前者主要用于量子密钥的传输，后者则可用于量子隐形传态和量子纠缠的分发。隐形传态是一种脱离实物的信息传送，它的过程是光提取原物的所有信息，然后将这些信息传送到接收地点，接收者再根据这些信息选取与构成原物相同的基本单元，制造出原物完美的复制品。但是，量子力学的不确定性原理不允许精确地提取原物的全部信息，这个复制品不可能是完美的。因此“隐形传态”不过是一种幻想而已。

⑷ 1993年，6位科学家提出了利用经典力学与量子力学相结合的方法来实现量子隐形传态的方案：将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方，把另一个粒子制备到该量子态上，而原来的粒子仍留在原处。其基本思想是：将原物的信息分成经典信息和量子信息两部分，它们分别经由经典通道和量子测量而获得，量子信息是发送者在测量中未提取的其余信息；接收者在获得这两种信息后，就可以制备出原物量子态的完全复制品。

⑸量子通信的最终实现，需要将量子技术、生物技术和通信技术紧密地结合起来。另外，通过对人脑意识过程的深入研究，还有可能使量子通信的速率大大提高。以至有一天，可以将生物芯片植入人的大脑，实现人脑间的超光速通信。

（选自2007年第7期下《百科知识》）