توماس يانغ (عالم)

توماس يانغ (بالإنجليزية: Thomas Young) ‏ (13 يونيو 1773 - 10 مايو 1829) هو فيزيائي وطبيب وعلامة بريطاني، اشتهر بسبب إسهامه في فك رموز اللغة الهيروغليفية (خاصةً محاولاته في فك رموز حجر رشيد قبل أن يأتي الفرنسي شامبليون ويوسع أبحاثه ويفك رموز اللغة)، وقدم يانغ العديد من الإسهامات البارزة في عدة مجالات مختلفة حيث أسهم في علم المصريات وعلم اللغة والفيزيولوجيا وميكانيكا المواد الصلبة والضوء وحاسة البصر والطاقة والتناغم الموسيقي.

حياته

ولد يانغ في عام 1773، في سومرست، ملفرتون، وكان أكبر إخوته التسع، وفي سن الرابعة عشر تعلم اللاتينية والإغريقية، وكان على إلمام بالفرنسية والإيطالية والعبرية والكلدانية والسريانية والسامرية والعربية والفارسية والتركية والأمهرية.

بدأ يانغ دراسة الطب في لندن في عام 1792 ثم انتقل إلى إدنبرة في 1794، ثم بعد مرور سنة ذهب ليحصل على درجة الدكتوراه في الفيزياء في غوتينغن، سكسونيا السفلى، ألمانيا، وفي عام 1797 انضم إلى جامعة إيمانويل، وفي نفس السنة ورث مقاطعة عمه ريتشارد بروكلسبي فاستطاع أن يستقل ماديًا، وفي عام 1799 أصبح طبيبًا له عيادة خاصة به في 48 شارع ويلبك، لندن (والآن أصبحت العيادة مميزة باللوحة الزرقاء)، وبدأ يانغ بنشر أبحاثه الفيزيائية الأولى بدون توقيع حتى لا يفقد سمعته الطبية.

في عام 1801 عُيِّن يانغ كأستاذ للفلسفة الطبيعية (الفيزياء بشكل أساسي) في المعهد الملكي، وفي مدة سنتين قام بإعطاء 91 محاضرة، وفي 1802 عُيِّن كسكرتير أجنبي للجمعية الملكية، وانتخب هناك ليحصل على زمالة المعهد، ثم تخلى عن الأستاذية في عام 1803 خوفًا من تعطيل تلك الواجبات عن عمله الأساسي وهو الطب، ونُشرت محاضراته في 1807 في كتاب بعنوان محاضرات في الفلسفة الطبيعية (Course of Lectures on Natural Philosophy)، وقد احتوت على تخمينات لبعض النظريات اللاحقة. في عام 1811 أصبح يانغ طبيبًا في مستشفى القديس جورج، وفي 1814 اشترك في لجنة عُقدت لمعرفة الأضرار الناشئة عن الإنتاج العام للغاز في لندن، وفي 1816 عُيِّن كسكرتير للجنة تم تكليفها لقياس مدى دقة ثواني البندول، وفي 1818 اختير كسكرتير لمجلس خطوط الطول.

وقبل موته بعدة سنين أصبح مهتمًا بالتأمين على الحياة ، وفي 1827 اختير مع سبعة آخرين كزميل لالأكاديمية الفرنسية للعلوم. في 1828 اُنتخب كعضو أجنبي لالأكاديمية الملكية السويدية للعلوم.

مات توماس يانغ في لندن في 10 مايو 1829، ودفن في مقبرة كنيسة القديس جيلس في فارنبوروف، كنت، إنجلترا.

وقد أشاد العلماء بأعماله وإسهاماته على الرغم من أنهم يعرفونه من خلال إسهاماته في تخصصهم فقط، إلا أنه كان متخصصًا في عدة مجالات، وقد قال عنه السير جون هيرشل الذي عاصره: "عبقري حقيقي"، وكذلك أشاد به ألبرت آينشتين في عام 1931 في مقدمة طبعة لكتاب البصريات (Opticks) لنيوتن، بالإضافة إلى إشادة وإعجاب كلاً من جون وليم ريليه وفيليب أندرسون.

من أهم أعماله

• درس الآثار الفرعونية في مصر وحقق تقدما مهما حين بدأ في 1814 يدرس الكتابة الهيروغليفية في (حجر الرشيد) وفك لغزها خلال سنوات.
• طور النظرية الموجية التي وضعها اوغسطين جان فرينيل (1788-1827) ، حيث يعتبر توماس يانغ هو من قام باحياء النظرية الموجية وقد برهن يانغ في بداية القرن التاسع عشر الميلادي على الطبيعة الموجية للضوء بإرسال شعاع ضوئي خلال فتحتين ضيقتين. ويصل الضوء الذي يخرج من الفتحتين إلى شاشة. فإذا كانت طبيعة الضوء غير موجية، فإنه يظهر على الشاشة كنقطتين ساطعتين ضيقتين، كل واحدة منهما تخرج من فتحة، لكن الواقع أنه عندما يخرج الضوء من كل فتحة، فإنه ينتشر مع الضوء الآخر، وتمتلئ الشاشة بخطوط مضيئة وأخرى معتمة تسمى الأهداب. تتكون أهداب لامعة عندما تصل الموجتان قمة مع قمة لتعطي تداخلاً بناء. وتتكون أهداب معتمة عندما تصل الموجتان قمة مع قاع لتعطي تداخلاً هدامًا. والتجربة التي قام بها يانغ لاثبات نظريته تسمى Youngs double-slit experiment

- درس عام 1801 التشابك الضوئي Les interférences Lumineuses . وأعطى أول تفسير نوعي للظاهرة. - شق يانغ Fente d'young. يظهر في تجارب التشابك الضوئي. - مقياس يانغ: إن الإطالة Dl لقضيب معدني طوله l وسماكته (S) تحت تاثير قوة مقياسها (F) تكون ضمن نطاق مطاطية المعدن: يمكن أن تحسب بالعلاقة التالية: حيث E هو مقياس المطاطية وهي تساوي في النظام كما قام بتحديد الطول الموجي للضوء أحادي الألوان.

النظرية الموجية للضوء

من أهم إنجازات يانغ هو أبحاثه في دعم النظرية الموجية للضوء، وكانت هذه النظرية شاذة وغير معروفة، فالذي كان سائدًا من قبل حول الضوء هو ما قاله إسحاق نيوتن في كتابه البصريات (Optics) أن الضوء هو جزئ، ومع ذلك فقد حطم يانغ في بداية القرن التاسع عشر تلك النظرية وأعطى أسبابًا نظرية كثيرة تدعم النظرية الموجية للضوء، وقام يانغ برسم رسمتين توضيحيتين لدعم وجهة نظره، الأولى وبوساطة الخزان المتموج وضح فيها فكرة تداخل أمواج المياه، أما الأولى فهي رسمة توضح تجربته المشهورة باسم تجربة شقي يانغ أو تجربة الشق المزدوج، وقد وضح فيها فكرة تداخل الضوء كموجة، وقد وضح هذا في كتابه تجارب وحسابات خاصة بالبصريات الفيزيائية (Experiments and Calculations Relative to Physical Optics) الذي نشر في عام 1803، في هذه التجربة قام بتمرير حزمة ضوئية عبر شقين ضيقين موضوعان أمام مصدر ضوئي وحيد اللون، فيصبح الشقين بمثابة مقام منبعين ضوئيين مترابطين، يظهر على الشاشة نتائج التداخل بشكل مناطق شديدة الإضاءة تدعى الأهداب المضيئة. وقام يانغ بإجراء العديد من التجارب الأخرى مثل تجربة تداخل الضوء الناتج عن الانعكاس عن أزواج مقتربة من أخاديد الميكرومتر، ومن الانعكاس عن طبقات رقيقة من الصابون والزيت، ومن الانعكاس عن حلقات نيوتن، وقام أيضًا بإجراء تجربتين مهمتين في الحيود باستخدامه الألياف وشرائط طويلة ضيقة، وفي كتابه (محاضرات في الفلسفة الطبيعية) نجده يعطي الفضل الأول لفرانشيسكو ماريا جريمالدي في ملاحظة أهداب الضوء التي تظهر عند التداخل، وبعد موت يانغ قام أوغستان-جان فرينل بإعادة صياغة أبحاث يانغ والمساهمة في نشرها وإشهارها.

إسهامات توماس يونج في مجال دراسة الضوء

تعد تجربة "الشق المزدوج" التي ذكرها لنا الباحث الإنجليزي توماس يونج في عام ١٨٠١ واحدة من التجارب الأكثر شهرة والتي ذاع صيتها على مدار ٠ ٢٠ عام فيما بعد. لم تكن هذه التجربة تجربة مبتكرة برمتها، فقد قام الإيطالي فرانسيسكو جريمالدي بتنفيذ تجربة مشابهة لها في عام ١٦٦٥ . وكانت النتائج بالنسبة له - كما هي بالنسبة للعالم يونج - بمثابة حجة قوية على فكرة أن الضوء يمكن التعبير عنه بشكل أفضل في صورة حركة موجية - مثل الموجات في بحيرة ما - وليس في صورة سلسلة من الجسيمات، تلك النظرية التي كانت رائجة بين عامة الناس في ذلك الوقت وكانت تتمتع بشيء من الدعم من جانب المخترع إسحاق نيوتن.

يمكن لأي شخص تنفيذ مثل هذه التجربة. قم فقط بإعداد مصدر للضوء وحاجز يسقط عليه هذا الضوء. وقم بوضع حامل غير شفاف بين مصدر الضوء والحاجز مع عمل شقين به للسماح بمرور الضوء من خلالهما. قم بتغطية أحد الشقين، وسيظهر على الشاشة شعاع منير ضيق نتج عن الضوء المار من خلال الشق الآخر. بالكشف عن كلا الشقين، سيظهر بالتالي شيء ما مختلف تماما. سيمتد عبر الحاجز شكل من أشكال الضوء والأشعة المظلمة (التي يطلق عليها أحيائا اسم "أهداب"). ذهب يونج وآخرون إلى أن النظرية التي مفادها أن الضوء عبارة عن جسيمات غير قادرة على توضيح ذلك، في حين أن النظرية التي مفادها أن الضوء يوجد في صورة موجات هي الأقرب في تفسير ذلك بسهولة بالغة.

إن الأشعة الضوئية المارة من خلال الشقين في الحاجز غير الشفاف تتداخل مع بعضها البعض عندما تصل إلى حاجز العرض ليترتب عن ذلك رؤية "أهداب" مضيئة ومظلمة.

إذا اختلف طولا المسار الأول والمسار الثاني بمقدار نصف طول موجي (أو بمقدار واحد ونصف أو اثنين ونصف من الطول الموجي وهكذا)، كلا الشعاعين يلغي كلا منهما الآخر (تتوافق قمة إحدى الموجات مع منخفض الموجة الأخرى) ويصبح الحاجز مظلما. إذا كان الفارق يمثل عددا صحيحا للأطوال الموجية، فستدعم كلتا الموجتين كل منهما الأخرى وينتج عنهما الهدب المضيء.

أثبت يونج مستخدما هذه التجربة طبيعة الضوء الموجية كما أنه استطاع قياس الطول الموجي للضوء. يجري التفسير على هذا النسق؛ حيث إن الضوء الساقط على نقطة ما على الحاجز سيقطع مسافات مختلفة قليلاً من كل شق من الشقين. ستتفاعل هاتان الموجتان الضوئيتان (أو "تتداخل") وتأتي النتيجة اعتمادا على ما إذا تلاقت قمتا هاتين الموجتين (أي أنهما وصلا في وقت متزامن) أو ما إذا تلاقت قمة إحداهما مع منخفض الأخرى أو ما يشبه ذلك إن الموجات الضوئية التي تصل في وقت متزامن تعمل على تقوية بعضها البعض، وستلاحظ ظهور نقطة أو خط مضيء. ستحذف قمة الموجة ومنخفض الموجة كل منهما الأخرى ويصبح الحاجز حينئذ مظلما. أما ما يقع بينهما ينتج عنه ظلال متنوعة من اللون الرمادي.

لذا، فتجربة "الشق المزدوج" تعد بالفعل تدعيما قويا لنظرية الموجات الضوئية غير أنه ما زال يوجد المزيد. ستأتي هاتان الموجتان الضوئيتان في وقت متزامن إذا اختلفت المسافة التي انتقلتا خلالها "أي طول مسارات هاتين الموجتين" بمقدار واحد بالضبط أو أكثر من الأطوال الموجية (المسافة بين قمة إحدى الموجتين والأخرى). لذا، فإن المسافة التي تفصل بين الأهداب والأبعاد الأخرى للأدوات المستخدمة تسمح لنا بحساب الطول الموجي للضوء. يقل هذ الطول إلى أن يصبح قصيراً للغاية أي إلى أقل من جزء من المليون من المتر

تمكن يونج من رؤية ألوان قوس قزح في هذه الأهداب كما رآها جريمالدي من قبله. كان تفسير يونج لتلك الألوان سهلاً وبسيطاً. وهو أن الألوان المختلفة للضوء لها أطوال موجية متفاوتة، فالموجات البنفسجية اللون تقدر بنصف طول الموجات الضوئية حمراء اللون. لذا، فالأهداب المضيئة والمظلمة للألوان المختلفة تسقط ي أماكن مختلفة بعض الشيء، مما يساعد على انتشار الألوان في سلسلة ألوان الطيف كما يفعل المنشور (١٦٧٢).

البصر ونظرية الألوان

يُعتبر يانغ مؤسس علم البصريات الفيزيولوجية، ففي 1793 شرح الطريقة التي تتكيف فيها العين على الرؤية على مسافات مختلفة بالاعتماد على تغير تكوّر عدسة العين، وفي 1801 كان أول من وصف اللابؤرية ، وقدم في محاضراته الفرضية التي طورها فيما بعد الألماني هرمان فون هلمهولتز، والتي تقول أن إدراك اللون يعتمد على وجود ثلاثة أنواع من الألياف العصبية في شبكية العين، والتي تستجيب على التوالي للضوء الأحمر والأخضر والبنفسجي، وقد كان هذا تنبؤًا للفهم العلمي الحديث عن رؤية اللون، خاصةً اكتشاف أن العين لديها ثلاث مستقبلات حساسة لأطوال موجية مختلفة.

معادلة يانغ-لابلاس

في عام 1804، طور يانغ نظرية الظاهرة الشعرية على أساس مبدأ التوتر السطحي، ولاحظ اطراد زاوية تماس سطح السائل مع الجسم الصلب، ووضح من خلال هذين المبدأين كيفية استنتاج ظاهرة العمل الشعري. وفي 1805 اكتشف الفرنسي بيير سيمون لابلاس أهمية أنصاف أقطار السطح الهلالي بفضل العمل الشعري. وفي 1830 وحد الرياضي الألماني كارل فريدريش جاوس عمل كلاً من يانغ ولابلاس وقام باستخلاص معادلة يانغ-لابلاس. ويُعتبر يانغ أول من استخدم مصطلح "طاقة" بالمعنى المعروف في العصر الحديث.

الطب

قدم يانغ إسهامات مهمة في الفيزيولوجيا خاصةً ديناميكا الدم، وذلك من خلال محاضرة كرونية ألقاها سنة 1808 عن وظائف القلب والشرايين (Functions of the Heart and Arteries)، وكتب يانغ ثلاثة كتب في الطب هم: مقدمة للكتابة الطبية (An Introduction to Medical Literature)، النظام العملي لتصنيف الأمراض (System of Practical Nosology) ومقالة تاريخية وعملية عن الأمراض الاستهلاكية (Practical and Historical Treatise on Consumptive Diseases). ووضع يانغ قاعدة لتعيين جرعة الدواء اللازمة للطفل، وتقول القاعدة أن الجرعة اللازمة للطفل هي جرعة الإنسان البالغة لكن مضروبة في سنين عمر الطفل ثم مقسومة على 12 مع زيادة عمر الطفل.

اللغات

في دائرة المعارف البريطانية وتحت مقال "لغات"، قارن يانغ بين قواعد ومفردات 400 لغة

اللغة الهيروغليفية

يانغ هو واحد من الأوائل الذين حاولوا فك رموز اللغة الهيروغليفية بمساعدة أبجدية ديموطيقية مكونة من 29 حرف قام بعملها ديفيد آكيربلاد في 1802 (كان يوجد 14 حرف خاطئ في الأبجدية)، لكن آكيربلاد أخطأ في اعتقاده بأن الديموطيقية ليست إلا مجرد أبجدية، وقد بين يانغ هذا الخطأ ، وكان يانغ يعلم أن الأسماء الملكية مثل بطليموس لابد من أن تكون موضوعة داخل خراطيش، فقام بترتيب العلامات الموجودة في الخرطوش كحروف تمثل لفظ بطليموس، وتوصل إلى الحروف التي تكون الاسم، لكنه لم يتمكن من معرفة الحروف الصوتية التي تكون الاسم، وحينما أراد أن يطبق الحروف الأبجدية التي توصل إليها بالخطأ لم يستطع أن يتوصل إلى أية كلمة قبطية مماثلة، ، والكثير من استنتاجات يانغ نُشرت في المقالة المعروفة مصر (Egypt) التي طبعت في طبعة دائرة المعارف البريطانية عام 1818. عندما نشر اللغوي الفرنسي جان فرانسوا شامبليون في عام 1822 ترجمة النص الهيروغليفي وتوضيح ماهية نظام القواعد في اللغة، أشاد يانغ وآخرين بعمل شامبليون، وفي عام 1823 نشر يانغ كتاب رصد الاكتشافات الحالية في الكتابات الهيروغليفية والأثريات المصرية (Account of the Recent Discoveries in Hieroglyphic Literature and Egyptian Antiquities)، لكي يضمن أن يكون عمله هو أساس لنظام شامبليون، وقد أوضح أنه أرسل عدة رسائل إلى باريس في 1816، لكن شامبليون رفض أن يتقاسم معه فضل الاكتشاف، مما أدى إلى خلاف بينهما، وبسبب الأوضاع السياسية وقتها تصاعدت الأزمة بينهما، فتحيز الإنجليز ليانغ وتحيز الفرنسيون لشامبليون، لكن شامبليون أصر على أنه أول من فك رموز اللغة على الرغم من أنه وقع في نفس الأخطاء التي وقع فيها يانغ في قواعد اللغة.

الموسيقى

طور يانغ طريقة جديدة في التناغم الموسيقي سُميت باسمه.