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托馬斯·楊:無敵是多麼寂寞

他被譽為“最後一個什麼都知道的人”,其實這句話并不足以描述他,因為他不僅是一個什麼都知道的人,他還是一個什麼都會的人。

他就是:托馬斯·楊!

托馬斯·楊:無敵是多麼寂寞

托馬斯·楊(Tomas Young,1773-1829),英國實體學家、醫生

托馬斯·楊對生理光學的貢獻

1792年開始,托馬斯·楊學先後在倫敦大學、愛丁堡大學和格丁根大學學習醫學,并在23歲取得了醫學博士學位。

某天,托馬斯·楊在看東西時,對眼睛為什麼能看清東西産生了疑問。基于對顯微鏡的了解,以及對牛的眼睛的解剖,托馬斯·楊發現了晶狀體附近的肌肉結構。進一步的研究發現,該肌肉收縮能改變晶狀體的曲率。

到了1793年,在托馬斯·楊20歲的時候,他在《視力的觀察》一文中首次系統且完整地解釋了人的眼睛能看到東西的原因。同時,托馬斯·楊還解釋了散光的原因。

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眼睛看東西的原理[7]

後來,楊首次提出“三原色原理”,也就是利用光學三原色(RGB):紅、綠、藍(靛藍)的疊加,可以形成一切色彩的理論。這一原理成為了現代顔色理論的基礎。後來,托馬斯·楊對光學的癡迷程度繼續增加,與醫學漸行漸遠。

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光的三原色 [8]

托馬斯·楊對光學的貢獻

關于光的本質,托馬斯·楊與當時的科學權威牛頓爵士産生了分歧。出于對光學、聲學的熟悉,使楊堅定地認為“光不是微粒”,也有類似聲的波動性。

1801年,受水波中幹涉現象的啟發,托馬斯·楊通過著名的楊氏雙縫幹涉實驗,成功示範了光的幹涉現象,并在幹涉的基礎上解釋了光的衍射的現象。現在,我們實體書中常用的“半波損失”也是楊提出的概念。

托馬斯·楊大膽的挑戰了牛頓關于光的“微粒說”的結論,也為波動光學的複出奠定了基礎,楊也被認為是波動光學的創始者之一。但是,托馬斯·楊的結論在當時仍舊沒有被大衆接受,這也導緻他隻能又把精力轉移了。

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雙縫幹涉[9]

托馬斯·楊對力學的貢獻

首先說一個詞:楊氏模量。沒錯,這個楊,也是托馬斯·楊。這個理論由托馬斯·楊在1807年出版的《自然哲學和機械技術講義》第二卷中提出。

對于一個長度為L,截面為S的柱狀材料,當其因受力F作用伸長ΔL時,F/S叫應力,其實體意義是金屬絲機關截面積所受到的力;ΔL/L叫應變,其實體意義是金屬絲機關長度所對應的伸長量。将應力與應變的比就叫彈性模量。

這其中,楊氏模量就是一種最常見的彈性模量,其建立在胡克定律基礎上。它表征了材料的實體性質,其大小标志了材料的剛性:楊氏模量越大,越不容易發生形變。

其實,早在1805年,托馬斯·楊在研究潤濕和毛細現象時,就系統描述了界面張力和接觸角的定量關系,也就是托馬斯·楊方程。但由于多種原因,楊氏方程的力學解釋一直存在着争議。直到2020年才被大陸學者解釋。

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楊氏模量[10]

托馬斯·楊對語言學的貢獻

托馬斯·楊13歲時,已經能夠閱讀拉丁文、希臘語、法語和意大利語。在20歲之前,又将他的語言疆域擴張至東方,開始了對希伯來語、阿拉伯語、波斯語等進行研究。

1813年,托馬斯·楊投身到羅塞塔石碑的破譯工作當中。羅塞塔石碑是拿破侖時期法軍在埃及的一個小鎮發現了一塊古埃及石碑,在石碑上古埃及象形文、古埃及草書,以及古希臘文三種語言記錄了同樣的一段故事,是解密古埃及文的鑰匙。

雖然,因為參考材料的問題,托馬斯·楊最終沒能成功破譯,但他的研究成果為法國語言天才商博良(Jean Fran ois Champollion,1970-1832)提供了靈感,茅塞頓開的商博良才破解了這種古文字,也為埃及學的研究奠定了基礎。

雖然商博良堅稱這是他自己研究的結果,但有說法,這份榮耀也有托馬斯·楊的一份功勞。

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羅塞塔石碑(現存大英博物館)[11]

寫在最後的話

光學、力學、數學、醫學、天文學、地球實體學、語言學、動物學、考古學、科學史等等,以及聲樂和繪畫,甚至走鋼絲這樣的雜技,看起來毫不相關的技藝,但在托馬斯·楊的身上卻同時上演着。

他的足迹涉及到的領域,隻有我們想不到,沒有他走不到的。雖然托馬斯·楊去世時年僅56歲,但他的一生卻演繹了一套百科全書。

托馬斯·楊:無敵是多麼寂寞

佩服 | 來源:微信表情包“紅唇的日常”

參考文獻:

[1] 百度百科.托馬斯·楊.

[2]https://new.qq.com/omn/20210723/20210723A0EGD600.html

[3] Andrew R. Sudden Genius: The Gradual Path to Creative Breakthroughs[M].Oxford university, 2010.

[4]https://tech.gmw.cn/2020-04/07/content_33719453.htm

[5] Robinson A. The story of writing[J]. Story of Writing, 2007.

[6] https://www.zhihu.com/question/333447317/answer/1469378533.

[7] https://www.sohu.com/a/197467655_208051

[8] www.sohu.com/a/399970141_546359

[9]https://zhuanlan.zhihu.com/p/145743480?utm_source=com.tencent.mtt

[10]https://blog.sciencenet.cn/blog-2966991-1007684.html

[11]new.qq.com/rain/a/20210630a04n8z00

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來源:中科院半導體所

編輯:藏癡

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