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反駁牛頓卻被罵「瘋子」,破譯埃及文成果被剽竊,這位百科全書式科學家到底經歷了什麼

我仰慕牛頓 但並不盲從

前兩天,超模君在後台看到一位模友的留言:

托馬斯·楊(Thomas Young,下文簡稱楊),一個被譽為「世界上最後一個什麼都知道的人」,不信你看

楊一生涉足的領域有醫學光波學聲波學流體動力學數學力學光學聲學語言學動物學……不僅是個工科全才,他還熱愛美術、幾乎會演奏當時全部的樂器、會製作天文器材、會騎馬耍雜技走鋼絲、還研究了保險經濟的問題、破譯了幾千年以來無人認識的古埃及文字

(貼心的超模君已經把重點加粗了……總之什麼都會

今天超模君就給大家講講這位牛逼哄哄的百科全書式科學家

托馬斯·楊

1773年6月13日,楊出生在英國薩默塞特郡一個富裕的貴格會教徒家庭,家裡有10個孩子,楊排行老大。

有錢人的家庭一般都注重教育,所以楊從小就受到良好教育。像超模君之前介紹過的許多小神童一樣,楊從小就天賦異稟:

2歲學會閱讀,對書籍表現出強烈的興趣;

4歲能將英國詩人的佳作和拉丁文詩歌背得滾瓜爛熟;

不到6歲已經把聖經從頭到尾看過兩遍,還學會用拉丁文造句;

9歲掌握車工工藝,能自己動手製作一些物理儀器;幾年後他學會微積分和製作顯微鏡與望遠鏡

14歲之前,他已經掌握10多門語言,包括希臘語、義大利語、法語等等,不僅能夠熟練閱讀,還能用這些語言做讀書筆記;之後,他又把學習擴大到了東方語言:希伯來語、波斯語、阿拉伯語等。

從小就廣泛閱讀各種書籍,無所不好還能一目數行。在中學時期,就已經讀完了牛頓的《自然哲學的數學原理》、拉瓦錫的《化學綱要》以及其他一些科學著作,才智超群。

19歲時,受到叔叔(醫學博士)的影響,楊決定去倫敦學醫。

由於小時候製作過顯微鏡和望遠鏡,楊對光學設備非常熟悉。讀過牛頓的著作《光學》後,作為醫學生的楊將目光放在了人體的光學設備——眼睛上。

楊在研究自己的眼睛(超模君:小心點啊喂!)

楊陷入了深思:光學設備是通過改變鏡組間距來實現對焦的。人類的眼睛擁有很強的對焦能力,但眼球那麼小,似乎並沒有空間實現儀器那樣的對焦,那它是如何對焦的呢?

1974年,楊通過解剖牛的眼睛,發現了晶狀體附近的肌肉結構,進一步的研究發現了眼睛的調節機理——肌肉收縮能改變晶狀體的曲率。這一發現引起世人的關注,21歲的楊入選了英國皇家學會會員。

皇家學會是英國最知名的科學機構

1795年,楊來到德國的哥廷根大學繼續學醫。由於學習能力極強,一年後便取得了博士學位。之後楊又去到劍橋的伊曼紐爾學院繼續學習,因為才智出眾博學多識,同學們都稱他為「奇人楊」。雖然上過不少名校,但楊還是把自學當作最主要的學習手段。

作為一個醫學生,楊似乎並不打算當一名專職醫生,反而在追尋自己其他興趣的道路上越走越遠。楊熱愛物理學,在學醫之餘,他也花了許多時間研究物理。

叔叔離世後,給楊留下了一筆不小的遺產(包括房屋、書籍、藝術收藏和1萬英鎊現款),經濟獨立的楊更無後顧之憂,毫無顧慮地追求自己的興趣,把他所有的才智都發揮在熱愛的地方。

1800年起,楊在倫敦行醫的同時也在做科學研究。自從發現眼睛對焦原理之後,楊懷著滿腔熱血一頭扎進光學研究中。

牛頓曾在其《光學》的論著中提出:光是由微粒組成的。

牛頓認為宇宙中充滿均勻的介質「以太」,光粒子在移動過程中會受到以太的引力影響,但由於以太均勻分布,光粒子的總體受力平衡滿足自己的第一定律,保持勻速運動。

光從以太進入其它介質時,在兩種介質的交界處,當光粒子非常接近例如玻璃這樣的介質時,玻璃較大的引力會讓光粒子運動方向發生改變,這也是為什麼從空氣到玻璃,光的折射角總是小於入射角。

楊從小喜歡搗鼓樂器,他通過對聲震動的深入研究,幾乎學會了演奏當時的所有樂器。於是楊想:光會不會和聲音一樣,也是一種波呢?如果是,那麼光的不同顏色可能就對應著聲音的不同頻率

一次,楊觀察到水中的兩個波紋會發生互相影響,在對聲波進行實驗後也能發現聲波也有互相疊加複合的效果。

水波重疊

漸漸地,楊開始對科學泰鬥牛頓的理論產生了質疑。可是,以牛頓為首的光粒子派已經統治學界百年,期間也有人發現粒子說無法解釋所有光學現象,但卻沒有人敢質疑這位巨人的論斷。於是,楊開始著手設計實驗來證明自己的觀點。

經過反覆試驗,楊成功做出了著名的楊氏雙縫干涉實驗,為光的波動說奠定了基礎。這個著名的實驗現在已經進入中學物理課本:

讓通過一個小針孔S0的一束光,再通過兩個小針孔S1和S2,變成兩束光。這樣的兩束光來自同一光源,所以它們是相干的。結果表明,在光屏上果然看見了明暗相間的干涉圖樣。後來,楊用狹縫代替針孔,進行了雙縫實驗,得到了更明亮清晰的干涉條紋。

在這個實驗中,楊首次提出了「干涉」的概念,論證了光的波動說。後來他引入疊加原理,把惠更斯的波動理論和牛頓的色彩理論結合起來,解釋了規則光柵產生的色彩現象。

二十世紀初,物理學家將楊的雙縫實驗結果和愛因斯坦的光量子假說結合起來,提出了光的波粒二象性,後來又被德布羅意利用量子力學引申到所有粒子上。(當然這都是後話了)

在當時,楊的實驗結果給學界帶來了巨大的衝擊。儘管如此,這個理論卻沒有受到應有的重視,權威學者們否認楊的實驗結果,稱其是「荒唐的」、「不合邏輯的」,甚至有人笑楊是個瘋子。

當然,頑強的楊並沒有向權威低頭,反而撰寫了一篇論文《聲和光的實驗和探索綱要》,勇敢地反擊眾人。

楊在論文中寫道:「儘管我仰慕牛頓的大名,但是我並不因此而認為他是萬無一失的。我遺憾地看到,他也會弄錯,而他的權威有時甚至可能阻礙科學的進步。」

但是在當時閉塞保守的科學氛圍中,這樣的言論是不妥的!這篇論文理所當然地被壓制了,無處發表。據說最後印成了小冊子,不過「只印出了一本」。

這個自牛頓以來在物理光學上最重要的研究成果,在守舊輿論中漸漸沉沒,一點一點侵蝕了楊對光學研究的信心,失望的楊決定不再觸碰物理。

雖然物理這個愛好研究不下去了,但樂觀的楊很快又打起精神,投入到另一個興趣中,轉行研究古代語言學。

早在18世紀末,拿破崙遠征埃及,在一個小鎮上發現了著名的羅塞達碑。這塊石碑經歷了一段曲折的故事,後來被運到了倫敦。

存放在大英博物館的羅塞達碑

羅塞達碑據說是公元前2世紀埃及為國王祭祀時所豎,上部有14行象形文字,中部有32行世俗體文字(草書),下部有54行古希臘文字。

古埃及文字是人類最早的文字系統,這是一種非常生動的象形文字,比中國的甲骨文早了近兩千年。

古埃及象形文字

英法兩方都想儘快破譯石碑上的文字。法國以語言天才商博良為首,認為這種石碑上的世俗體是表意文字,另一派則認為世俗體應該是和拉丁語一樣的音文字。然而十多年過去了,這兩派人的研究都沒什麼進展。

讓·弗朗索瓦·商博良(Jean-Fran?ois Champollion)

1813年,楊投身到破譯工作中,他從石碑中國王名字入手,指出了這是一種表音與表意共存的文字。經過沒日沒夜的艱苦研究,楊破譯了王室成員13位中的9個人名,根據碑文中鳥和動物的朝向,發現了象形文字元號的讀法,並公諸於世。

古埃及文字母表

不幸的是,因為楊所使用的對照材料有抄寫錯誤,導致他誤以為自己破譯的字母是錯的。。。於是破譯工作進行不下去了。。。

可是,商博良在讀到楊已發表的成果後,茅塞頓開。結合自己對科普特語(古埃及語言的演變)的研究,破解了上部和中部的文字,大家的焦點一下子聚集在商博良上,而楊的突破性發現就這麼被掩蓋了。。。

可怕的是,商博良堅稱自己的所有成果都是獨立研究的。

(超模君

:良,你這麼說話小心楊一把手術刀過去)

(商博良

:沒事,楊不當醫生很久了……)

後來,有人公開了商博良以前寫給哥哥的一封信,發現信中商博良讓哥哥趕緊去看楊發表的關鍵結果。。。最後楊在破解古埃及文字工作中的關鍵性作用終於得到公認。

除了對光學和文字學的巨大貢獻之外,楊的許多研究都具有開拓性意義:

他也是第一個研究散光的醫生;

他最先測量了7種光的波長

他曾從生理角度說明人的色盲現象

他吸收了牛頓的色散理論,最先建立了三原色原理:指出一切色彩都可以從紅、綠、藍這三種原色以不同的比例混合得到。這一原理已成為現代顏色理論的基礎。

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光的三原色

楊對彈性力學也很有研究,他定義了材料力學中的彈性模量概念。後人把縱向彈性模量(即正應力與線應變之比)稱為楊氏模量,以表彰他的貢獻。

晚年的楊已經是舉世聞名的百科全書式學者,他儘可能地把自己的才智與學識留在世上:

大英百科全書撰寫過40多位科學家傳記以及無數條目;

在一家重要的保險公司擔任統計檢查官;

擔任《航海天文歷》的主持人,改進實用天文學、提供航海援助

1829年,托馬斯·楊去世,終年56歲。臨終前,楊還在編寫一本埃及字典。人們在他的墓碑上刻上這樣的文字——「他最先破譯了數千年來無人能解讀的古埃及象形文字」

「托馬斯·楊是世界上最後一個什麼都知道的人。」現在,你信了吧?

-----這裡是數學思維的聚集地------

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