你的鼻子是个悖论。从某些方面来说，人类的嗅觉非常精确。例如，天然气公司会在无味的天然气中添加一种叫做正丁硫醇的难闻分子，以便人们能够闻到煤气泄漏。只需要十亿个甲烷分子中有一个正丁硫醇分子就能起作用。为了让你了解这种精确度，想象一下你站在两个奥运会大小的游泳池前。其中一个泳池里总共有三滴正丁硫醇，而另一个泳池里则没有。你的鼻子能够分辨出这种区别。
但不要因此沾沾自喜，因为在其他方面，你的嗅觉几乎是无用的。为了亲自判断，找个人帮你做一个简单的实验。当你的伙伴去翻找你的冰箱，然后把不同的食物拿到你鼻子下时，闭上眼睛。试着说出每种气味的名字。如果你和大多数人一样，你很可能会失败。在一系列研究中，科学家们发现，在自己厨房和车库里的物品测试中，人们至少有一半的时间会给出错误的答案。而且，尽管我们平时辨别气味的能力很差，但我们很容易被愚弄，变得更差。例如，如果给樱桃味苏打水添加橙色食用色素，人们就更有可能说它闻起来像橙子。
以色列魏茨曼科学研究所的Noam Sobel和他的同事们在过去几年里一直在研究这个悖论。他们认为，嗅觉科学一直缺少一种有意义的测量方法——一种嗅觉标尺。现在，他们已经建造了一个。
一种有气味的标尺
花了这么长时间才有人提出一种标准的嗅觉测量方法，这简直是一种耻辱。例如，研究视觉的科学家知道，波长为620纳米的光会呈现出特定的橙色。他们完全确定，橙色在波长（和感知颜色）上比绿色更接近黄色。他们利用关于光和视觉的客观测量，学到了很多关于使我们能够看见的生物学知识。而研究嗅觉的科学家却一直没有一个同等客观的方法来判断，例如，玫瑰的香味是更接近留兰香还是香草。
缺乏标准的嗅觉测量方法的部分原因可能是普遍认为人类的嗅觉很迟钝。狗和其他哺乳动物的嗅觉比我们好，但它们的卓越能力并不意味着我们的鼻子毫无用处。事实上，正如Sobel及其同事在2007年的一项实验中所展示的那样，人类可以相当好地模仿猎犬。
在一个开阔的田野里，Sobel和他的团队用巧克力气味沾湿了30码长的细绳。他们召集了32个人，并交给他们一项任务：只凭鼻子追踪这条线索。科学家们给受试者戴上眼罩，这样他们就看不到细绳。耳罩挡住了声音。肘部护垫、膝部护垫和工作手套保护他们免受触觉线索的影响。只有他们的鼻子能为他们提供信息。受试者四肢着地，距离气味追踪线的起点约10英尺。然后他们开始嗅探。
令人惊讶的是，大多数志愿者都能够找到细绳。更令人惊讶的是，其中21人能够从头到尾沿着气味追踪。每当他们偏离路线时，他们都会闻着气味找回正确的方向。他们不仅令人印象深刻地追踪了气味，而且还通过练习得到了提高。科学家们安排了一些受试者每天训练45分钟，持续三天；他们的时间缩短了，准确性也提高了。
当Sobel的人类猎犬俯下身子嗅探时，它们吸入的是一种由许多不同分子组成的混合气体——来自泥土、草地以及空气中携带的任何其他东西。这些分子然后附着在鼻腔内的神经末梢上的嗅觉受体上。一种理论认为，只有某些分子才具有正确的形状来附着在某些受体上。一个特定的受体可以捕捉许多不同的气味分子，而一个特定的气味分子可以附着在几个不同的受体上。
嗅觉神经元是中枢神经系统中唯一直接暴露于空气的神经元。当受体抓住一个分子时，它会引起一个电信号沿着神经元从鼻粘膜传输到大脑的气味处理区域。在那里，神经元与其他数千个传递自身信号的神经元汇合。大脑并不是被动地接受所有这些信号。例如，如果我们学会通过一个鼻孔区分两种气味，那么我们也能用另一个鼻孔区分它们。学习发生在脑中，而不是鼻中。
鼻子知道
这种复杂的信号处理意味着我们可以区分数千种不同的气味分子。Sobel和他的同事们着手通过确定分子的结构与其气味之间的关系来弄清这个过程是如何工作的。科学家们构建了一个包含1500种产生气味的分子的数据库，并 catalogued了1664种不同的特征——它们的尺寸、原子之间的化学键强度等等。
接下来，Sobel和他的团队使用一种称为主成分分析的统计技术，在这种令人眼花缭乱的数据云中寻找模式，这种方法通常用于分析大型数据集并提取模式。他们寻找从一个分子到另一个分子始终同步变化的特征。少数关键特征解释了分子之间很大一部分结构差异。例如，分子的尺寸与其原子堆积的紧密程度一起变化。Sobel利用这些模式为数据库中的每个分子分配一个单一、简单的分数，就像标尺上的刻度一样。
Sobel很快确定，这个标尺不仅仅是一个统计上的抽象。它与我们闻到世界的方式有着深刻的联系。研究人员从标尺的不同区间选择了分子，让人们闻它们。分子在标尺上的距离越远，人们就越容易通过气味区分它们。
当Sobel请人们评价各种气味是令人愉悦还是令人不悦时，他也得到了一个惊人的结果。标尺一端的分子令人作呕。在另一端，它们则芬芳宜人。这个测量仪在衡量气味的质量方面做得非常出色，以至于科学家们可以用它来预测人们对新分子的评价有多么令人愉悦（或不愉悦）。该团队目前正在致力于一个包含500万个分子的数据库，他们希望在年内完成，作为进一步的测试。
为了检验这个光谱是否普遍，法国里昂大学的神经生物学家Nathalie Mandairon和她的同事们在小鼠身上测试了Sobel的气味排名系统。研究人员选择了一组气味，并观察了动物嗅探它们的时间。气味越接近Sobel标准的令人愉悦的一端，小鼠花费在嗅探上的时间就越长。Sobel的气味标尺似乎揭示了嗅觉本质的一个基本真理。他认为，当我们的远古祖先的鼻子进化成复杂的分子探测器时，它们就开始处理关键特征，从而得出一个简单的测量——一种内在的标尺。当祖先感知到代表有益事物的气味（母亲的乳汁、成熟的水果）时，他们会感到愉悦并趋向它们。当他们感知到代表危险的气味（腐烂的尸体、掠食者的粪便）时，他们会感到厌恶或恐惧，并避开它们。
然而，我们的嗅觉并非一个纯粹自动化的系统。Sobel认为，气味不仅仅是分子的物理特性，它还是这些特性唤起的感情。这就是学习的作用所在。我们可以学会害怕某些预示危险的气味，就像我们学会将危险与看到的或听到的事物联系起来一样。更深层次地说，我们的大脑可以根据不同的情况重新评价同一种气味。如果你饿了，培根的味道可能很诱人，但吃了第四份后，同样的味道可能会让你感到恶心。科学家们可以看到这种在大脑中发生的重新评价，因为情绪调节区域的活动会发生变化。因此，我们可以将愉悦和厌恶作为指导，不仅用于寻找合适的食物，还用于摄入适量的食物。这些与情绪和学习的联系也有助于解释为什么一次嗅闻就能唤起强烈的记忆。
利用Sobel的标尺，科学家们或许能够开始解开嗅觉的悖论：为什么我们如此擅长区分气味，却又如此不擅长给它们命名。我们的大脑似乎进化出了一种优雅的方式，将我们环境中令人眼花缭乱的分子种类，按照最重要的气味特征——它们闻起来好不好——在简单的量表上进行排序。通过给不同的气味分子在标尺上一个位置，我们可以区分它们之间的细微差别。虽然这种方法可能很有用且高效，但它并没有为我们提供太多可用于给不同气味命名的信息。想象一下，有人给你看不同种类水果的图片，让你给它们命名。现在想象一下，这些图片放大到每种水果上的一个单一色块。你可能很容易就能区分两种红色，却说不出哪种是草莓的红色，哪种是覆盆子的红色。
Sobel认为，这个类比实际上低估了我们在给气味命名方面的困难。他区分了“气味分子”和“气味对象”。我们有一个视觉对象叫做香蕉，它包含了我们看到香蕉的全部体验。还有一个香蕉的气味对象版本，它是由水果释放的分子的固有愉悦性（根据Sobel的标尺测量）以及我们遇到它们时的主观心理状态的结合。情绪是出了名的难以言喻，而与气味相关的强烈情绪使得识别问题更加困难。我们可能无法给一种气味命名，但我们绝对知道什么东西很臭。
