Vision motivates, sustains and dispels doubt.
Thomas Young war ein britischer Polymath, der bemerkenswerte Beiträge zu den Bereichen Vision, Licht, Festkörpermechanik, Energie, Physiologie, Sprache, musikalische Harmonie und Ägyptologie leistete. Er „machte eine Reihe von originellen und aufschlussreichen Innovationen" bei der Entzifferung ägyptischer Hieroglyphen, speziell des Rosetta-Steins, bevor Jean-François Champollion seine Arbeit später erweiterte.
Young wurde als „The Last Man Who Knew Everything" beschrieben. Seine Arbeit beeinflusste die Arbeiten von William Herschel, Hermann von Helmholtz, James Clerk Maxwell und Albert Einstein. Young wird die Begründung der Wellentheorie des Lichts zugeschrieben, im Gegensatz zur Teilchentheorie von Isaac Newton. Youngs Arbeit wurde später durch die Arbeiten von Augustin-Jean Fresnel unterstützt.
Persönliches Leben
Young stammte aus einer Quäker-Familie in Milverton, Somerset, wo er 1773 als ältestes von zehn Kindern geboren wurde. Mit vierzehn Jahren hatte Young bereits Griechisch und Latein gelernt.
Young begann 1792 ein Medizinstudium in London am St Bartholomew's Hospital, wechselte 1794 zur University of Edinburgh Medical School und ging ein Jahr später nach Göttingen in Niedersachsen, Deutschland, wo er 1796 seinen Doktortitel in Medizin von der Universität Göttingen erhielt. 1797 trat er zum Emmanuel College, Cambridge bei. Im selben Jahr erbte er das Anwesen seines Großonkels Richard Brocklesby, was ihn finanziell unabhängig machte, und 1799 ließ er sich als Arzt in der 48 Welbeck Street, London, nieder, wo heute eine blaue Plakette angebracht ist. Young veröffentlichte viele seiner ersten akademischen Artikel anonym, um seinen Ruf als Arzt zu schützen.
1801 wurde Young zum Professor für Naturphilosophie, hauptsächlich Physik, am Royal Institution ernannt. In zwei Jahren hielt er 91 Vorträge. 1802 wurde er zum Auslandssekretär der Royal Society ernannt, in die er 1794 als Fellow gewählt worden war. Er trat 1803 von seiner Professur zurück, da er befürchtete, dass ihre Aufgaben mit seiner Arztpraxis kollidieren würden. Seine Vorträge wurden 1807 in der Course of Lectures on Natural Philosophy veröffentlicht und enthalten eine Reihe von Vorwegnahmen späterer Theorien.
1811 wurde Young Arzt am St George's Hospital, und 1814 saß er in einem Komitee, das die Gefahren der allgemeinen Einführung von Gas zur Beleuchtung in London prüfen sollte. 1816 war er Sekretär einer Kommission, die beauftragt war, die genaue Länge des Sekundenpendels – des Pendels mit einer Periode von genau 2 Sekunden – zu bestimmen, und 1818 wurde er Sekretär der Board of Longitude und Superintendent des HM Nautical Almanac Office.
Young wurde 1822 zum auswärtigen Ehrenmitglied der American Academy of Arts and Sciences gewählt. Einige Jahre vor seinem Tod interessierte er sich für Lebensversicherung, und 1827 wurde er zum einen der acht auswärtigen Mitglieder der Französischen Akademie der Wissenschaften gewählt. Im selben Jahr wurde er Erstklasse-Korrespondenzmitglied im Ausland des Königlichen Instituts der Niederlande. 1828 wurde er auswärtiges Mitglied der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften.
1804 heiratete Young Eliza Maxwell. Sie bekamen keine Kinder.
Young starb in seinem 56. Lebensjahr am 10. Mai 1829 in London, nachdem er wiederkehrende Anfälle von „Asthma" erlitten hatte. Seine Autopsie zeigte eine Arteriosklerose der Aorta. Sein Leichnam wurde auf dem Friedhof der St. Giles Church in Farnborough in der Grafschaft Kent begraben. Westminster Abbey beherbergt eine weiße Marmortafel zu Ehren von Young mit einer Inschrift von Hudson Gurney:
Sacred to the memory of Thomas Young, M.D., Fellow and Foreign Secretary of the Royal Society Member of the National Institute of France; a man alike eminent in almost every department of human learning. Patient of unintermitted labour, endowed with the faculty of intuitive perception, who, bringing an equal mastery to the most abstruse investigations of letters and of science, first established the undulatory theory of light, and first penetrated the obscurity which had veiled for ages the hieroglyphs of Egypt. Endeared to his friends by his domestic virtues, honoured by the World for his unrivalled acquirements, he died in the hopes of the Resurrection of the just. —Born at Milverton, in Somersetshire, 13 June 1773. Died in Park Square, London, 10 May 1829, in the 56th year of his age.
Young wurde von seinen Freunden und Kollegen sehr geschätzt. Es wurde gesagt, dass er sein Wissen nie aufzwang, aber wenn man ihn fragte, konnte er selbst die schwierigsten wissenschaftlichen Fragen mit Leichtigkeit beantworten. Obwohl er sehr gelehrt war, hatte er den Ruf, manchmal Schwierigkeiten bei der Vermittlung seines Wissens zu haben. Es wurde von einem seiner Zeitgenossen gesagt: „Seine Worte waren nicht die im alltäglichen Gebrauch, und die Anordnung seiner Ideen selten dieselbe wie die, mit denen er sich unterhielt. Er war daher schlechter für die Vermittlung von Wissen geeignet als jeder andere Mann, den ich je kannte."
Religiöse Ansichten
Obwohl er sich manchmal mit religiösen Themen der Geschichte Ägyptens befasste und über die Geschichte des Christentums in Nubien schrieb, ist nicht viel über Youngs persönliche religiöse Ansichten bekannt. Laut George Peacock sprach Young nie mit ihm über Moral, Metaphysik oder Religion, aber nach Youngs Ehefrau zeigten seine Einstellungen, dass „seine Quäker-Erziehung seine religiösen Praktiken stark beeinflusst hatte." Autoritätsquellen haben Young als kulturellen christlichen Quäker beschrieben.
Hudson Gurney teilte mit, dass Young vor seiner Heirat der Church of England beitreten musste und später getauft wurde. Nach Kritik an seiner physikalischen Arbeit durch Henry Brougham erklärte Young: „Ich habe beschlossen, meine Studien und meine Feder nur auf medizinische Themen zu konzentrieren. Für die Talente, die mir Gott nicht gegeben hat, bin ich nicht verantwortlich, aber diejenigen, die ich besitze, habe ich bisher so gewissenhaft kultiviert und eingesetzt, wie mir meine Gelegenheiten erlaubten; und ich werde sie weiterhin mit Fleiß und in Ruhe auf diesen Beruf anwenden, der immer das ultimative Ziel aller meiner Bemühungen gewesen ist.
Gurney erklärte, dass Young „einen guten Teil seines alten Glaubens behielt und seine Gewohnheit der Sprachenuntersuchung und Manieren in seine Bibelstudien mitnahm", eher als die Gewohnheit der Proselytenmacherei. Dennoch beteiligte sich Young am Tag vor seinem Tod an religiösen Sakramenten; wie in David Brewsters Edinburgh Journal of Science berichtet: „Nach einigen Informationen über seine Angelegenheiten und einigen Anweisungen bezüglich der in seinen Händen befindlichen hierographischen Papiere sagte er, dass er, perfekt bewusst seiner Situation, die Sakramente der Kirche am Tag zuvor empfangen hatte... Seine religiösen Gefühle wurden von ihm selbst als liberal, obwohl orthodox, angegeben. Er hatte die Schriften umfassend studiert, deren Lehren von seinen frühesten Jahren an tief in seinen Sinn eingeprägt waren; und er bewies den Glauben, den er bekannte, in einem unnachgiebigen Weg der Nützlichkeit und Rechtschaffenheit."
Forschung
Wellentheorie des Lichts
Nach Youngs eigenem Urteil war von seinen vielen Errungenschaften die wichtigste, die Wellentheorie des Lichts zu begründen. Um dies zu tun, musste er die hundert Jahre alte Ansicht überwinden, die in Newtons ehrwürdiger Opticks ausgedrückt wurde, dass Licht ein Partikel ist. Dennoch stellte Young im frühen 19. Jahrhundert eine Reihe von theoretischen Gründen für die Wellentheorie des Lichts auf und entwickelte zwei dauerhafte Demonstrationen, um diesen Standpunkt zu unterstützen. Mit dem Wellentank demonstrierte er die Idee der Interferenz im Kontext von Wasserwellen. Mit Youngs Interferenzexperiment, dem Vorläufer des Doppelspaltexperiments, demonstrierte er Interferenzen im Kontext von Licht als Welle.
Young sprach am 24. November 1803 vor der Royal Society of London und begann seine nun klassische Beschreibung des historischen Experiments:
The experiments I am about to relate ... may be repeated with great ease, whenever the sun shines, and without any other apparatus than is at hand to every one.
In seinem nachfolgenden Papier mit dem Titel Experiments and Calculations Relative to Physical Optics 1804 beschreibt Young ein Experiment, bei dem er eine Karte von etwa 0,85 Millimetern (0,033 in) in einem Lichtstrahl aus einer einzelnen Öffnung in einem Fenster platzierte und die Farbfransen im Schatten und an den Seiten der Karte beobachtete. Er beobachtete, dass das Platzieren einer anderen Karte vor oder hinter dem schmalen Streifen, um zu verhindern, dass der Lichtstrahl eine seiner Kanten traf, die Fransen verschwinden ließ. Dies unterstützte die Annahme, dass Licht aus Wellen zusammengesetzt ist.
Young führte eine Reihe von Experimenten durch und analysierte sie, einschließlich Lichtstörungen durch Reflexion von nahegelegenen Paaren von Mikrometer-Rillen, von Reflexion auf dünnen Filmen aus Seife und Öl und von Newtons Ringen. Er führte auch zwei wichtige Beugungsexperimente mit Fasern und langen schmalen Streifen durch. In seinem Course of Lectures on Natural Philosophy and the Mechanical Arts 1807 würdigt er Grimaldi dafür, dass er zuerst die Fransen im Schatten eines Objekts in einem Lichtstrahl beobachtet hat. Innerhalb von zehn Jahren wurde ein Großteil von Youngs Arbeit von Augustin-Jean Fresnel reproduziert und dann erweitert.
Youngs Modul
Young beschrieb die Charakterisierung der Elastizität, die als Youngs Modul bekannt wurde, bezeichnet als E, 1807, und beschrieb es weiter in seinem Course of Lectures on Natural Philosophy and the Mechanical Arts. Die erste Verwendung des Konzepts von Youngs Modul in Experimenten war jedoch von Giordano Riccati 1782 – 25 Jahre vor Young. Darüber hinaus kann die Idee auf ein Papier von Leonhard Euler aus 1727, etwa 80 Jahre vor Thomas Youngs Arbeit von 1807, zurückgeführt werden.
Youngs Modul bezieht den Druck in einem Körper auf seine damit verbundene Dehnung (Längenänderung) als Verhältnis zur ursprünglichen Länge; das heißt, Spannung = E × Dehnung, für eine uniaxial belastete Probe. Youngs Modul ist unabhängig von der untersuchten Komponente; das heißt, es ist eine inhärente Materialeigenschaft – der Begriff Modul bezieht sich auf eine inhärente Materialeigenschaft. Youngs Modul ermöglichte es zum ersten Mal, die Dehnung in einer Komponente unter bekannter Spannung vorherzusagen und umgekehrt. Vor Youngs Beitrag mussten Ingenieure die Beziehung F = kx von Hooke anwenden, um die Verformung x eines Körpers unter bekannter Last F zu identifizieren, wobei die Konstante k eine Funktion der Geometrie und des betrachteten Materials ist. Das Finden von k erforderte physikalische Tests für jede neue Komponente, da die Beziehung F = kx eine Funktion von Geometrie und Material ist. Youngs Modul hängt nur vom Material ab, nicht von seiner Geometrie, und ermöglicht somit eine Revolution in Ingenieurstrategien.
Youngs Probleme bei der Ausdrucksweise zeigten sich in seiner eigenen Definition des Moduls: „Das Modul der Elastizität einer beliebigen Substanz ist eine Säule derselben Substanz, die in der Lage ist, einen Druck auf ihre Basis auszuüben, der zum Gewicht, das einen bestimmten Kompressionsgrad verursacht, wie die Länge der Substanz zur Verringerung ihrer Länge ist." Als diese Erklärung den Lords der Admiralität vorgelegt wurde, schrieb ihr Schreiber Young: „Obwohl Wissenschaft von ihren Lordschaften sehr geschätzt wird und Ihr Papier sehr bewundert wird, ist es zu gelehrt... kurz gesagt, es wird nicht verstanden."
Vision und Farbtheorie
Young wurde auch als Begründer der physiologischen Optik bezeichnet. 1793 erklärte er, wie sich das Auge an das Sehen in verschiedenen Entfernungen anpasst, indem es auf der Änderung der Krümmung der Linse beruht; 1801 war er der erste, der Astigmatismus beschrieb; und in seinen Vorträgen präsentierte er die Hypothese, die später von Hermann von Helmholtz entwickelt wurde, die Young-Helmholtz-Theorie, dass die Farbwahrnehmung von der Anwesenheit von drei Arten von Nervenfasern in der Netzhaut abhängt. Dies deutete auf das moderne Verständnis des Farbsehens hin, insbesondere auf die Erkenntnis, dass das Auge tatsächlich drei Farbrezeptoren hat, die für verschiedene Wellenlängenbereiche empfindlich sind.
Young-Laplace-Gleichung
1804 entwickelte Young die Theorie der Kapillarphänomene auf der Grundlage der Oberflächenspannung. Er beobachtete auch die Konstanz des Kontaktwinkels einer Flüssigkeitsoberfläche mit einem Feststoff und zeigte, wie aus diesen beiden Prinzipien die Phänomene der Kapillarbewegung abgeleitet werden können. 1805 entdeckte Pierre-Simon Laplace, der französische Philosoph, die Bedeutung der Meniskusradien für die Kapillarbewegung.
1830 vereinigte Carl Friedrich Gauss, der deutsche Mathematiker, die Arbeiten dieser beiden Wissenschaftler, um die Young-Laplace-Gleichung abzuleiten, die Formel, die die Kapillardruckdifferenz beschreibt, die über die Grenzfläche zwischen zwei statischen Flüssigkeiten aufrechterhalten wird.
Young war der erste, der den Begriff „Energie" im modernen Sinne definierte.
Youngs Gleichung und Young-Dupré-Gleichung
Youngs Gleichung beschreibt den Kontaktwinkel eines Flüssigkeitstropfens auf einer ebenen Feststoffoberfläche als Funktion der Oberflächenfreien Energie, der Grenzflächenfreien Energie und der Oberflächenspannung der Flüssigkeit. Youngs Gleichung wurde etwa 60 Jahre später von Dupré weiterentwickelt, um thermodynamische Effekte zu berücksichtigen, und dies ist als Young-Dupré-Gleichung bekannt.
Medizin
In der Physiologie leistete Young einen wichtigen Beitrag zur Hämodynamik in der Croonian-Vorlesung von 1808 über die „Functions of the Heart and Arteries", in der er eine Formel für die Wellengeschwindigkeit ableitete
