气味的世界既像是一座丛林，又如同一片无涯的海洋。你只需回想下朋友间关于葡萄酒香味的争论，便会赞同这种说法。这款酒闻着像香蕉、草莓还是柑橘？很多时候，根本不可能达成共识。如果说我们这些外行人只能在气味的无限空间内管中窥豹，那么对科学家来说也是一样，他们几乎毫无头绪，无法检测到其中哪怕一丝规律。但今天，在这片混沌之海中，一组研究人员也许终于投下了几个航标。借助强大的数学工具，他们提出，我们能够辨别的成千上万种气味也许最终来自10种核心气味的变化与组合。嗅觉世界终于有了自己的基本构成元素，就像视觉世界有色系、听觉世界有音符。这些元素不仅仅是一种感知，同时也是客观事实，例如我们所说的红色，在物理上就是拥有某种波长的光。同样，专家们一致认为只有五种基本味觉：咸、酸、甜、苦、鲜（谷氨酸的味道）。

然而，气味的世界更加复杂。证据就是我们难以命名气味。浆果香、花香、松露香……在这些词里，我们要用携带相关气味的“东西”来说明该气味，无法直接表述气味本身。这就像为了表达“红”却只能说“血色”、“瓢虫色”或“落日色”；或是用“长笛”表达“高音”，用“低音提琴”表达“低音”。气味不存在这主要是因为嗅觉生理本质上极为复杂。我们的鼻子要同成千上万个分子打交道，这些分子的化学组成各有千秋，导致它们产生十分多样的气味。鼻腔黏膜中大约350种（种类数量因人而异，不完全相同）嗅觉感受器捕获气味分子，但这些感受器究竟是如何被气味分子激活或抑制的，却始终是个谜。

人类的嗅觉系统。第1集:嗅球2:二尖瓣细胞3:骨4:鼻上皮5:肾小球6:嗅觉受体神经元而这仅仅是从检测分子到最终感知并辨认出某个气味这一连串过程的第一步。这一过程涉及大脑活动的好几个层级，包括情感和认知区域。法国马赛细胞交互作用神经生物学及神经生理病理学实验室的吉勒·西卡尔（Gilles Sicard）甚至总结道：“虽然存在许多气味分子，但我们体验到的气味却是大脑构建的产物，并非真实存在！”在这种情况下，我们很难想象如何有条不紊地探索气味的世界，更遑论为这片混沌绘制一个超越主观体验的版图。然而这正是美国贝茨学院心理学与神经科学助理教授贾森·卡斯特罗（Jason Castro）与同事们，以严谨冷酷的数学手法所致力的研究。“对基本气味的猜想并不始自我们。”贾森·卡斯特罗承认，“但我们的新意在于通过定量、系统的研究总结出这些基本类型，事先不做任何主观假设。”“气味全图”伊利诺伊理工学院的安德鲁·德拉夫尼耶克（Andrew Dravnieks）于1985年完成的“气味全图”成为他们研究的起点。

气味特征图集“全图”汇集了百多位专业评委借助146个描述项（果香、柠檬香、玫瑰香、薰衣草香、黑胡椒香、枫木香、蜂蜜香、香草味、茶叶香、金属味、汽油味、醋香、蒜臭、血腥味、咖啡香、乳香、烤鸡味……）对144种气味分子的描述，每个描述项按强度从0到5打分。当然，由于气味丰富的多样性，这一样本数量看起来很小。“德拉夫尼耶克的气味样本实在谈不上有代表性。”吉勒·西卡尔评论道。尽管如此，它仍然成为了一个公认的基础，法国第戎味觉科学和食品科学中心的蒂埃里·托马-当甘（Thierry Thomas-Danguin）即明确指出：“德拉夫尼耶克的‘全图’绝无仅有，它收入了大量气味，而且是系统分析的成果，可以当之无愧地充当嗅觉机制研究的起点。”仔细研究这份全图，就会发现其不足也只是相对的：那些数据建立的不亚于一个结构未知的146维空间（我们的世界仅有空间的三维与时间的一维）……因此，要在这样一个信息泛滥的世界里，判断全图所列的144种气味分子是否保持着某些隐藏的关联，是相互吸引还是相互排斥，是否在混乱表象下拥有一定的基本法度，这无疑是一个非常严峻的挑战！

贾森·卡斯特罗和他的团队决定重拳出击——使用一种名为非负矩阵分解（NMF）的密集型计算方法。简而言之，这是“一种特别适用于提取数据集合基本组成的分析方法”，贾森·卡斯特罗概括道。它既有助于数据中初始信息的精简，又不会丢失任何有意义的部分。“比方说，将此方法应用于大量人像样本，就能得出那些公认的面部基本要素：眼睛、鼻子、耳朵、嘴巴等。”贾森·卡斯特罗补充道。应用于德拉夫尼耶克的“气味全图”，它或许就能揭示气味的基本谱系。结论于2013年9月发表：基本气味确实存在！在“气味全图”所勾勒的多维空间中，研究人员发现，144种气味分子实际集中为10个集群或主要趋势，从而在理论上无限多的可能中锁定了10种基本气味。这10种基本气味每一种都由一组数量有限的描述项定义，而在每一组描述项中占主导地位的分别为：芳香、木香、果香、腐败臭、化学味、薄荷香、爆米花香、甜香、葱蒜臭以及柠檬香。“10谈不上是一个神奇数字。在通过更广泛的数据进行进一步分析之前，我们仍不确定嗅觉究竟是几维的。” 贾森·卡斯特罗指出。

第一个坐标里昂神经科学研究中心的尼古拉·富尔科-特罗克梅（Nicolas Fourcaud-Trocmé）认可这一点，但他还是对这一杰出成果称誉有加：“卡斯特罗使用的方法不是唯一的，或许其他方法会得出不同的结果。尽管如此，这毕竟是除了简单的‘我爱/我不爱’二分法以外，首次得出的一个复杂程度不太高的分类。这让人一下有了深入研究的欲望！”下一个步骤是确定在大脑气味处理反应链中，对这10种基本气味进行分类的究竟是哪一阶段。“是从黏膜中的受体开始，还是在梨状的嗅球中，抑或在其他偏向认知的大脑区域？”尼古拉·富尔科-特罗克梅问道。

一种正在使用的嗅觉计“对整个研究而言，这一分类仅仅是添了块砖而已。”蒂埃里·托马-当甘指出，“我们输入了144种气味分子，最终得到了10种基本气味。但在这两者之间，仍是一个巨大的‘黑匣子’，里头交织着化学、生物学、神经科学、认知科学，甚或是心理学。”谨慎归谨慎，虽然吉勒·西卡尔警告我们不要低估描述气味世界“空间构造”的难度，他还是补充道：“这种分析相当于在一片从未踏足的土地上设置地标，或者说航标，如果用水手的话来说……即便本质上就不可能完整，但仍然是完全成立的。”人类在气味汪洋中的航行终将化为可能！或许这一探索还会激发一系列关于嗅觉的神经基础的研究，或引领化妆品工业和香水业研发新香味……

有些分子为什么会带有气味？气味的本质是什么？