ЮНГ ТОМАС (1773-1829)

ЮНГ ТОМАС (1773-1829)

ЮНГ ТОМАС (1773-1829)

Томас Юнг родился 13 июня 1773 года в Милвертоне (графство Сомерсет, Англия) в семье торговца тканями.

С двух лет мальчик научился читать, в четыре года знал на память много сочинений английских поэтов, в шесть лет начал учить латынь. В восемь лет Юнг овладел токарным ремеслом, что и использовал в дальнейшем при конструировании физических приборов.

Родители направляли сына для обучения в разные учебные заведения, но основные знания он приобрел самостоятельно. Находясь в частном пансионе г. Комптона, он самостоятельно изучил дифференциальное исчисление, овладел французским, итальянским, древнееврейским, персидским, арабским и другими языками. К 15 годам Юнг знал в совершенстве десять языков и читал в подлиннике труды греческих и римских классиков. Кстати, именно знание языков помогло ему в последующие годы стать одним из первых, кто дерзнул заняться расшифровкой египетских иероглифов.

Юнг верил, что каждый человек способен сделать то, что делают другие. Поэтому он даже попробовал свои силы в качестве циркового наездника, был прекрасным музыкантом и играл почти на всех известных тогда музыкальных инструментах, интересовался живописью.

С 1792 по 1803 год Томас изучал медицину в университетах Лондона, Эдинбурга, Геттингена и Кембриджа. В 1795 году он получил степень доктора медицины за опубликованную двумя годами ранее работу по физиологической оптике «Наблюдения над процессом зрения», в которой разработал теорию аккомодации глаза. Он доказал, что аккомодация (приспособление к ясному видению предметов, находящихся на различных расстояниях от глаза) обусловлена изменением формы и кривизны хрусталика. За эту работу в 1794 году Юнг в возрасте всего 21 года был избран членом Лондонского Королевского общества.

Во время учебы, еще будучи в Кембридже, Юнг занялся исследованием акустических и оптических явлений (интерес к акустике был вызван любовью к музыке). Аналогия между многими явлениями оптики и акустики убедила его в справедливости волновых представлений о природе света. Эти результаты наблюдений Юнг изложил в работе «Исследования и проблемы звука и света» (1800), где подверг критике корпускулярную теорию света и с точки зрения волновой теории впервые рассмотрел проблему суперпозиции волн. Он сформулировал принцип суперпозиции волн, который гласит: «световые колебания распространяются в эфире от различных источников, не мешая друг другу». На основании этого принципа Юнг установил следующий закон: «Везде, где части одного и того же света попадают в глаз по разным направлениям, свет становится или более сильным, где разность путей есть целое кратное некоторой длины, и наименее сильным в промежуточных состояниях… и эта длина различна для света различных цветов». Все это Юнг подтвердил на известном опыте, освещая светом из небольшого отверстия в ставне экран с двумя маленькими отверстиями, проколотыми булавкой. (Этот опыт сейчас называется «опытом Юнга»). Измеряя ширину полос, полученных на экране, Юнг впервые определил длину световой волны и ввел понятие длины волны - основное для волновой оптики. Он доказал также волновую природу ультрафиолетовых лучей, открытых в 1802 году.

В 1801 году Юнг сформулировал принцип интерференции и продемонстрировал его эффективность в ряде работ. Он же впервые и ввел это название (от латинских слов интер - взаимно и ферио - ударяю).

Видимо, интерференцию Юнг открыл, наблюдая это явление для водяных волн. Во всяком случае, описывая это явление, он рассматривал именно водяные волны. Он писал: «Представим себе, что некоторое количество одинаковых водяных волн движется по поверхности гладкого озера с некоторой постоянной скоростью и попадает в узкий канал, выходящий из озера. Представим себе также, что под действием другой причины образовался такой же ряд волн, который, как и первый, доходит до этого канала с той же скоростью. Ни один из этих рядов не разрушит другого, а их действия соединятся. Если они вступают в канал так, что гребни одного ряда совпадают с гребнями другого, то образуется ряд волн с увеличенными гребнями. Но если гребни одного ряда будут соответствовать впадинам другого, то они в точности заполнят эти впадины и поверхность воды останется гладкой. Я полагаю, что подобные эффекты имеют место всякий раз, когда подобным образом смешиваются две части света. Это явление я называю законом интерференции света».

Это было открытие, которое создало эпоху в учении о свете и принесло Юнгу славу преобразователя оптики, однако далеко не сразу.

Свою теорию Юнг применил, прежде всего, для объяснения цветов тонких пленок и колец Ньютона. Кольца возникали в отраженном свете в результате интерференции двух лучей света, отраженных в воздушной прослойке между линзой и стеклянной пластинкой от их поверхностей. Толщина прослойки влияет на усиление либо гашение лучами друг друга, в результате получаются светлое и темное кольца. Если установку освещает белый свет, будут наблюдаться цветные кольца. По расположению колец для разных цветов можно подсчитать длину волны соответствующих цветных лучей. На основании сделанных Ньютоном измерений зазоров между кольцами (к тому же достаточно точных), Юнг вычислил длину волны для разных участков спектра. В докладе «Теория света и цветов», прочитанном в 1801 году в Лондонском Королевском обществе, Юнг не только изложил все вышеупомянутые проблемы, но и распространил принцип интерференции на инфракрасные и ультрафиолетовые лучи. В специальном опыте по интерференции света, проведенном Юнгом, наблюдается также и явление дифракции света. Если одно из двух отверстий закрыть пальцем, то на экране видны дифракционные кольца, образованные при прохождении света через малое отверстие.

В 1803 году Юнг дополнил свою теорию цветов тонких пластинок указанием на то, что при отражении луча от более плотной среды он «теряет» полволны. Этим и объясняется темное пятно, находящееся в центре системы колец Ньютона.

Основные результаты исследований и наблюдений были подытожены в фундаментальном труде «Курс лекций по натуральной философии», два тома которого были изданы в1807 году. Курс был подготовлен на основе лекций, прочитанных Юнгом в 1802-1803 годах в бытность его на посту профессора Королевского института в Лондоне, и содержал обширный научный материал. В частности, в «Курсе» впервые был употреблен термин «энергия» и рассмотрен модуль упругости, который известен под названием «модуль Юнга». Там же ученый впервые высказал идею цветного видения, которая основывалась на допущении, что в сетчатке глаза имеются три вида чувствительных волокон, которые реагируют на три основных цвета - красный, синий и желтый.

Несмотря на убедительность работ Юнга, никто не хотел их признавать, так как это противоречило корпускулярной теории света и означало необходимость отказаться от привычных взглядов и выступить против авторитета Ньютона. На это никто, кроме самого Юнга, не решался. Корпускулярная теория света казалась по-прежнему единственно верной.

В Лондонском Королевском институте Юнг работал до 1804 года, после чего некоторое время был практикующим врачом. После издания «Курса лекций» он перешел к исследованиям в области медицины, результаты которых были изложены в большом сочинении «Введение в медицинскую литературу».

Разносторонние научные интересы Юнга поражают: его работы посвящены механике, оптике, акустике, кораблестроению, астрономии, геофизике и др.

Юнг обращается также к изучению загадки египетских иероглифов и получает важные результаты. Юнг является издателем «Морского альманаха» - справочника по практической астрономии.

Он, кроме того, ведет большую литературную работу: подготовлены более 40 биографических очерков ученых-естествоиспытателей и филологов для Приложения к «Британской энциклопедии».

После 1807 года Юнг продолжал интересоваться проблемами оптики. Этот интерес был мотивирован с одной стороны экспериментами в области явлений поляризации, а с другой стороны, появлением работ французского ученого Френеля. Юнг очень заинтересовался идеями Френеля, был их активным пропагандистом, переписывался с Френелем и переводил его работы на английский язык. Следует отметить, что в некоторых вопросах Юнг предвосхитил точные доказательства Френеля. Так, в 1817 году в письме французскому ученому, известному популяризатору науки, Доминику Франсуа Араго (1786-1853) он высказал предположение, что явления поляризации могут быть связаны с поперечной компонентой световых волн. И хотя в целом по глубине и качеству разработки теория световых волн Френеля значительно превосходит представления Юнга, волновая оптика с полным основанием называется «оптикой Юнга - Френеля».

В течение своей жизни и разносторонней деятельности Томас Юнг полностью оправдал прозвище «феноменальный», данное ему в годы учебы в Кембриджском университете.

Он был избран членом разных научных обществ, в частности иностранным членом Парижской Академии наук.

Умер Юнг 10 мая 1829 года.



Рассказы об ученых по физике.