Введение

Английский полимат Томас Янг (13 июня 1773 – 10 мая 1829) – британский ученый-энциклопедист, внесший значительный вклад в области зрения, оптики, механики твердых тел, энергетики, физиологии, лингвистики, музыкальной гармонии и египтологии. Он сыграл ключевую роль в расшифровке египетских иероглифов, в частности, с помощью Розеттского камня. Томаса Янга называли «Последним человеком, знавшим всё». Работы Янга впоследствии получили поддержку в трудах Огюстена Жана Френеля.

Личная жизнь

Янг принадлежал к квакерской семье из Милвертона, Сомерсет, где он родился в 1773 году, старшим из десяти детей. Он начал изучать медицину в Лондоне в больнице Святого Варфоломея в 1792 году, перешел в Медицинскую школу Эдинбургского университета в 1794 году, а год спустя отправился в Геттинген, Нижняя Саксония, Германия, где в 1796 году получил степень доктора медицины в Геттингенском университете. В 1797 году он поступил в Колледж Эммануэля в Кембридже. В том же году он унаследовал имение своего дяди, Ричарда Броклзби, что обеспечило его финансовую независимость, а в 1799 году он начал практику врачом по адресу 48 Уэлбек-стрит, Лондон.

В 1801 году Янг был назначен профессором естественной философии (в основном физики) в Королевском институте. За два года он прочитал 91 лекцию. В 1802 году он был назначен иностранным секретарем Королевского общества, членом которого он был избран в 1794 году. Он оставил профессорскую должность в 1803 году, опасаясь, что ее обязанности будут мешать его медицинской практике. Его лекции были опубликованы в 1807 году под названием «Курс лекций по естественной философии» и содержат ряд предвосхищений более поздних теорий. В 1811 году Янг стал врачом больницы Святого Георгия, а в 1814 году вошел в состав комитета, назначенного для рассмотрения опасностей, связанных с повсеместным внедрением газового освещения в Лондоне. В 1816 году он был секретарем комиссии, которой поручено определить точную длину секундного маятника (маятника, период колебаний которого составляет ровно 2 секунды), а в 1818 году – секретарем Совета по долготе и руководителем Морского альманаха. В 1822 году Янг был избран иностранным почетным членом Американской академии искусств и наук. За несколько лет до смерти он заинтересовался страхованием жизни, и в 1827 году был избран одним из восьми иностранных членов Французской академии наук. В 1828 году он был избран иностранным членом Королевской шведской академии наук. В 1804 году Янг женился на Элизе Максвелл. Детей у них не было. Янг умер в возрасте 56 лет в Лондоне 10 мая 1829 года, страдая от повторяющихся приступов «астмы». Вскрытие выявило атеросклероз аорты. Его тело было похоронено на кладбище церкви Святого Джайлса в Фарнборо, графство Кент. В Вестминстерском аббатстве установлена белая мраморная плита в память о Янг, с эпитафией, написанной Хадсоном Гурни:

«Памяти достопочтенного Томаса Янга, доктора медицины, члена и иностранного секретаря Королевского общества, члена Национального института Франции; человека, выдающегося почти во всех областях человеческого знания. Усердный в неустанном труде, наделенный способностью к интуитивному пониманию, он, проявляя одинаковое мастерство в самых сложных исследованиях литературы и науки, первым установил волновую теорию света и первым проник в тьму, веками скрывавшую египетские иероглифы. Дорогой своим друзьям за его домашние добродетели, почитаемый миром за его несравненные знания, он умер в надежде на воскресение праведных. Родился в Милвертоне, Сомерсетшир, 13 июня 1773 года. Умер в Парк-сквер, Лондон, 10 мая 1829 года, на 56-м году жизни». Янг пользовался большим уважением со стороны друзей и коллег. Говорили, что он никогда не навязывал свои знания, но, если его спрашивали, мог легко ответить даже на самый сложный научный вопрос. Несмотря на свою эрудицию, он имел репутацию человека, которому иногда было трудно донести свои знания. Один из его современников заметил: «Его слова не были общеупотребительными, а порядок его мыслей редко совпадал с тем, с кем он беседовал. Поэтому он был хуже, чем любой другой человек, которого я знал, в плане передачи знаний».

Религиозные взгляды

Хотя он иногда обращался к религиозным темам в истории Египта и писал об истории христианства в Нубии, о личных религиозных взглядах Янга известно немного. По словам Джорджа Пикока, Янг никогда не говорил с ним о морали, метафизике или религии, однако, по словам жены Янга, его поведение показывало, что "воспитание в духе квакеров оказало сильное влияние на его религиозные практики". Авторитетные источники описывают Янга как культурного христианина-квакера. Хадсон Гёрни сообщил, что перед женитьбой Янг должен был присоединиться к Англиканской церкви и позже был крещён. Гёрни отметил, что Янг "сохранил значительную часть прежних убеждений и привнёс в изучение Писаний привычку к исследованию языков и обычаев", а не стремление к прозелитизму. Тем не менее, накануне смерти Янг принял участие в церковных таинствах; как сообщается в "Эдинбургском журнале науки" Дэвида Брюстера: "После некоторого рассказа о своих делах и инструкций относительно иероглифических бумаг, находившихся у него, он сказал, что, полностью осознавая своё состояние, он причастился таинствам церкви накануне. Его религиозные взгляды он сам определял как либеральные, но ортодоксальные. Он всесторонне изучал Священное Писание, заповеди которого были глубоко запечатлены в его сознании с ранних лет; и он демонстрировал веру, которую исповедовал, в непоколебимом стремлении к полезности и честности".

Модуль Янга

Янг описал характеристику упругости, которая стала известна как модуль Юнга, обозначаемый как E, в 1807 году, и далее подробно описал её в своем «Курсе лекций по естественной философии и механическим искусствам». Однако первым, кто использовал концепцию модуля Юнга в экспериментах, был Джордано Риккати в 1782 году – на 25 лет раньше Янга. Более того, истоки этой идеи можно найти в работе Леонарда Эйлера, опубликованной в 1727 году, примерно за 80 лет до статьи Томаса Янга 1807 года. Модуль Юнга связывает напряжение (давление) в теле с соответствующей деформацией (изменением длины, выраженным как отношение к исходной длине); то есть, напряжение = E × деформация для образца, нагруженного в одном направлении. Модуль Юнга не зависит от рассматриваемого элемента; это фундаментальное свойство материала (термин «модуль» относится к фундаментальному свойству материала). Модуль Юнга впервые позволил предсказывать деформацию элемента под известным напряжением (и наоборот). До вклада Янга инженерам приходилось использовать соотношение F = kx Гука для определения деформации (x) тела под известной нагрузкой (F), где постоянная (k) является функцией как геометрии, так и материала. Определение k требовало физических испытаний для каждого нового элемента, поскольку соотношение F = kx зависит как от геометрии, так и от материала. Модуль Юнга зависит только от материала, а не от его геометрии, что произвело революцию в инженерных подходах. Недостатки Янга в четкости изложения проявились в его собственном определении модуля: «Модуль упругости любого вещества – это столб из того же вещества, способный оказывать давление на основание, которое относится к весу, вызывающему определенную степень сжатия, как длина вещества относится к уменьшению его длины». Когда это объяснение было представлено лордам Адмиралтейства, их секретарь написал Янг: «Хотя наука высоко ценится их лордами, и ваша работа заслуживает уважения, она слишком сложна – проще говоря, она непонятна».

Теория зрения и цвета

Янга также называют основателем физиологической оптики. В 1793 году он объяснил механизм, посредством которого глаз приспосабливается к зрению на разных расстояниях, как зависящий от изменения кривизны хрусталика; в 1801 году он впервые описал астигматизм; а в своих лекциях представил гипотезу, впоследствии развитую Германом фон Гельмгольцем (теория Янга-Гельмгольца), о том, что восприятие цвета зависит от наличия в сетчатке трех типов нервных волокон. Это предвосхитило современное понимание цветового зрения, в частности, открытие того, что в глазу действительно существуют три цветовых рецептора, чувствительных к различным диапазонам длин волн.

Уравнение Юнга и Лапласа

В 1804 году Янг разработал теорию капиллярных явлений, основываясь на принципе поверхностного натяжения. Он также наблюдал постоянство угла контакта жидкой поверхности с твердым телом и показал, как из этих двух принципов вывести явления капиллярного действия. В 1805 году французский философ Пьер Симон Лаплас обнаружил значимость радиусов мениска для капиллярного действия. В 1830 году немецкий математик Карл Фридрих Гаус объединил работы этих двух ученых для вывода уравнения Юнга-Лапласа – формулы, описывающей разность давлений капиллярности, возникающую на границе раздела двух покоящихся жидкостей. Янг был первым, кто определил термин "энергия" в современном понимании. Он также занимался теорией приливов, работы по которой шли параллельно с исследованиями Лапласа и предвосхищали более известные работы Эйри.

Уравнение Янга и уравнение ЯнгаДюпре

Уравнение Янга описывает угол контакта жидкой капли на плоской твердой поверхности как функцию свободной энергии поверхности, энергии межфазного натяжения и поверхностного натяжения жидкости. Примерно через 60 лет Дюпре дополнительно развил уравнение Янга, чтобы учесть термодинамические эффекты, и это известно как уравнение Янга — Дюпре.

Медицина

В физиологии Янг внес важный вклад в гемодинамику в Круниановской лекции 1808 года, посвященной теме «Функции сердца и артерий», где он вывел формулу для скорости пульсовой волны. Его медицинские труды включали «Введение в медицинскую литературу, включая систему практической нозологии» (1813) и «Практический и исторический трактат о чахотке» (1815). В отдельной работе, опубликованной в 1813 году, он ввел термин «индоевропейские языки», спустя 165 лет после того, как голландский лингвист и ученый Маркус Зуэриус ван Бокхорн предложил эту группировку в 1647 году.

Музыка

Янг разработал метод настройки музыкальных инструментов, основанный на темпераменте.

Наследие

Позднее ученые высоко оценили работы Янга, хотя могут знать его лишь по достижениям, сделанным в их областях. Его современник сэр Джон Гершель назвал его «истинным оригинальным гением». Альберт Эйнштейн похвалил его в предисловии к изданию «Оптики» Исаака Ньютона 1931 года. Среди других его поклонников – физик лорд Рэлей и лауреат Нобелевской премии по физике Филип Андерсон. Имя Томаса Янга присвоено Лондонскому центру Томаса Янга, объединению академических исследовательских групп, занимающихся теоретическими и вычислительными исследованиями материалов. Пролив Янга в восточной Гренландии был назван в его честь Уильямом Скорсби (1789–1857).

Избранные произведения

Курс лекций по естественной философии и механическим искусствам (1807, переиздан в 2002 году издательством Thoemmes Press). Сборник различных работ покойного Томаса Янга, врача и члена Королевского общества (1855, 3 тома, редактор Джон Мюррей, переиздан в 2003 году издательством Thoemmes Press).