“我将要讲述的实验……可以在任何有阳光的地方复现，而且除了每个人手头上都有的材料外，不需要其他任何装置。”这是英国科学家托马斯·杨（Thomas Young，1773.6.13–1829.5.10）于1803年11月向英国皇家学会（Royal Society）成员描述他新设计的双缝实验的开场。他的实验揭示了光的一个本质，也是今日量子力学的重要基石之一。
如今，全球的物理系学生都熟悉这个经典的光学实验——杨氏双缝实验（Young’s slits），也知晓他对弹性的定义——杨氏模量（Young’s modulus）。但可能不是每个人都熟悉托马斯·杨在科学领域的其他惊人成就——从流体力学横跨到人类视觉，几乎涵盖所有领域；可能也不知道托马斯·杨是一位训练有素的医生和自学成才的语言学家。他不光是理解许多古代和现代语言，还分析了大约400种语言的词汇和语法，并因破译罗塞塔石碑（Rosetta Stone）上的文字而闻名。
“百科全书会这样费尽心思地去概括托马斯·杨：‘物理学家、医生和埃及学家’。物理学和生理学是他的强项，医学是他的专业，埃及学是他的爱好。但他的专业知识远远超出了（他那个时代）这些本已十分广阔的领域。”安德鲁·罗宾逊（Andrew Robinson）在其著作《最后一个什么都懂的人》（The Last Man Who Knew Everything）中这样介绍托马斯·杨。事实上，托马斯·杨的作品确实堪称百科全书，他被认为是历史上最高产、最博学的人之一。
《最后一个什么都懂的人》封面
托马斯·杨出生于18世纪70年代，他的早期童年时光是在英格兰农村度过的。在那时，他就表现出非凡的才华。本书的第一章概述了托马斯·杨在语言和数学方面超出同龄人的能力。虽然，一些“小时了了”的神童在成年后可能会变得“大未必佳”，但托马斯·杨绝非如此。他年少时的天赋与广泛兴趣就预示着他一生的才华横溢。然而这一切结束于1829年，他去世时年仅55岁。
托马斯·杨的部分成就：
托马斯·杨因演示干涉现象而闻名于世。他也因此而倡导光的波动说，这和当时的主流学说，即牛顿所倡导的光的微粒说相矛盾。
作为一位全才型学者，托马斯·杨在1802-1803年间给皇家学会做了一系列精彩的讲座，其中包含了对力学和热力学的洞见，这些洞见在多年后才被充分理解。
他是第一个使用“能量”（energy）一词作为现代科学术语的人，他用“能量”衡量系统所做的功。
托马斯·杨还是第一个估算分子直径的物理学家。
他甚至将热和光理解为同一个现象，并提出了现代概念的连续辐射光谱，光的波长随频率的降低而升高。
除了在物理学方面的工作外，托马斯·杨还是一位备受赞誉的生理学家、医生和语言学家，开创了解读埃及象形文字的先河。
社会氛围与探究精神
对于托马斯·杨而言，所占据的天时地利是：在18世纪之交，伦敦的社会风气充满活力，可以激发文化灵感。正如理查德·霍姆斯（Richard Holmes）在关于浪漫主义时期的科学的著作《奇迹时代》（The Age of Wonder）中描述的：艺术和科学交织在一起。诸如詹姆斯·库克（James Cook）和约瑟夫·班克斯（Joseph Banks）之类的探险家和博物学家的功绩，与柯勒律治（Samuel Taylor Coleridge）和雪莱（Percy Bysshe Shelley）等诗人的创造力融合在了一起。“两种文化”之间不仅没有割裂，科学家、文人和探险家之间反而有着紧密的互动。
这种探究精神至少可以追溯到1660年皇家学会成立之初时。学会的创始成员克里斯托弗·雷恩（Christopher Wren）、罗伯特·胡克（Robert Hooke）、塞缪尔·佩皮斯（Samuel Pepys）和其他“聪明又好奇的绅士”（他们自己的说法）会定期见面。他们的座右铭是不相信权威。他们进行实验，解剖奇怪的动物，透过新发明的望远镜和显微镜观察世界。他们甚至做过这样一个实验：将羊的血液输入到人体中（这个人居然活了下来）。
在满足好奇心之外，这些科学先驱还沉浸于他们时代的实际议程：改进导航技术、探索新大陆，以及伦敦大火之后重建城市（译注：1666年9月伦敦市发生持续四天的大火）。其中一些人宗教背景浓厚，而他们的科学启蒙来自弗朗西斯·培根（Francis Bacon）。
培根认为科学家应该追求两个目标：一是成为“光的商人”（Merchants of light；译注：表示知识的收集者），二是推动“人类福祉”。约在一个世纪后，美国哲学学会（American Philosophical Society，APS）在费城成立，该学会旨在“弘扬有用的知识”，博学多才的本杰明·富兰克林（Benjamin Franklin）任首届主席。
18世纪的皇家学会鼓励吸纳年轻的人才。托马斯·杨因在1794年提交的论文而当选为会员。该论文探讨了眼球结构，以及人眼如何“为了感知不同距离的物体而自我调整”。他当时只有21岁，仅依靠一篇论文就早早被选为会员，与今天不同，这在当时并没那么稀奇。虽然，托马斯·杨终生都活跃在学会中，但这可能并没有给他太大的影响。事实上，当时许多会员是业余爱好者，对科学成就并没有太多抱负。
到18世纪末，英国皇家学会——就像牛津大学和剑桥大学一样——没什么活力。而19世纪早期，伦敦浓厚的科学氛围促成了其他学术团体的建立。有些是专业化的，如林奈学会（Linnean Society）和英国皇家天文学会（Royal Astronomical Society）等。其中一个，成立于1799年的英国皇家研究院（Royal Institution， RI），真正可以与皇家学会的影响力相媲美。
科学可视化：这张1807年出版的图片是托马斯·杨于1802年在英国皇家科学院讲座中的插图。该图展示了几种光学现象，其中就包括了眼球解剖学和双缝干涉现象。图源：wiki
英国皇家研究院得到了一位博物多闻但玩世不恭的冒险家本杰明·汤普森[Benjamin Thompson，即拉姆福德伯爵（Count Rumfod）]的资助，他的资助足够皇家研究院在伦敦市中心的阿尔伯马尔街盖一栋精美的建筑。拉姆福德最著名的科学贡献是他的热理论，这要归功于他在枪炮和炸药方面的实验。通过对金属火炮镗孔过程的研究，他意识到热并非是一种物质，没有“热质”（caloric）一说，热是由原子和分子的振动所产生的能量。
拉姆福德设想，英国皇家研究院不仅仅是研究和实验机构，它的使命还应该包括向更广泛的人群传播科学。事实上，英国皇家研究院有幸于前两位卓尔不群的主席——汉弗莱·戴维（Humphry Davy）和迈克尔·法拉第（Michael Faraday）。两位都是杰出的科学家，同时也通过每周“演说”等方式去推动科学的普及。这些演讲吸引了伦敦的许多精英，并持续至今，尽管现在热度有所减少（译注：英国皇家研究院从1825年起每年推出圣诞科学讲座）。在1801年，托马斯·杨成为了该机构的首批教授之一。尽管他的讲座不如法拉第那样有魅力，但他的演讲内容全面详实，而且演讲的出版物也是那个年代的重要知识来源。
超越 “绅士科学家”
这个时候，托马斯·杨已经确定要当一名专业医生。虽然他继承了一笔不多的遗产，但他还没有富裕到足以成为一名终身的“绅士科学家”。他曾在伦敦和爱丁堡学习医学，并于18世纪90年代前往哥廷根和剑桥做进一步的研究。他的专业训练使他能够以医生的身份维持生计，而他在医学领域费尽精力、恪尽职守，这使他的科学成就更加卓越。
在医学工作的同时，托马斯·杨一直保持与英国皇家研究院的联系，并成为了财务主管，后于1804年任职外交秘书。在他晚年，有人想请他担任学院主席，但他婉拒了，因为他不喜欢委员会工作和官方活动。
尽管如此，他仍然承担了一些重要的管理角色，其中最重要的是担任经度委员会（Board of Longitude）秘书，以及从1819年开始担任《航海年历》（Nautical Almanac）的理事会主任。这本刊物于1714年创刊，他们曾悬赏2万英镑，奖励能够测定海上船只所在经度方法（在规定误差范围内）的人。最终，来自约克郡的木匠和钟表匠约翰·哈里森（John Harrison）赢得了这笔奖金。这个理事会存在了一个多世纪，资助探险活动和科学发现。从本质上讲，这是第一个“研究委员会”。
每年刊发的《航海年历》会详细列出天体的位置，制成表格。这种高精度的数据对天文学家至关重要，而在海上航行的船员则希望得到更简单、更实用的信息。他们之间的分歧不可避免地引发了激烈的争议，并导致了1828年经度委员会的解散。可以确定，这对晚年的托马斯·杨而言是一个痛苦的变故。
这种专业人士之间的分歧是学科领域割裂的早期例证，这一趋势一直延续到今天。人类对每一门科学的理解都已日益深入，大多数研究都需要精密的设备和团队的合作，我们对万事万物的探究更广阔，更深远，也更难以触碰。因此，我们永远无法期望现代的科学全才能够像托马斯·杨一样跨越如此广泛的领域。
被湮没、被遗忘
正如罗宾逊在他的本书中所述，19世纪伟大的物理学家和生理学家亥姆霍兹（Hermann von Helmholtz；在托马斯·杨身故后，他们共享三色视觉理论的荣誉）认为：“托马斯·杨是“有史以来最敏锐的人之一，但不幸的是，他超前于他的同代人。他们对他投以惊讶的目光，却无法追随他的大胆猜想，因此他许多重要的思想都被湮没和遗忘在《自然科学会报》（Transactions of the Royal Society）中，直到后人重新发现了他的发现，才开始认同他的论证和结论的准确性。”
当然，在19世纪初，一些技术和工艺已经被专业化，并在几个世纪中逐渐发展：大教堂、船只和桥梁的建造，今天仍令我们叹为观止；蒸汽机在没有热力学理论指导下得到了改进。但是，在理解物质世界及其运作原则上，也就是所谓的“科学”领域，我们投入的才智还没有在“实用艺术”中投入的多。
科学演示。这是一幅由英国漫画家詹姆斯·吉尔雷（James Gillray）于1802年出版的漫画。描绘了托马斯·杨与助手汉弗莱·戴维在英国皇家研究院做“大气的力量”演示实验的场景。图源：wiki
其实，在托马斯·杨那个时代，“科学家”（scientist）这个词并不存在。这个词是由博学多才的威廉·惠威尔（William Whewell）于1833年引入的，他是剑桥大学的学术大咖。不过，他反对正式教授科学，坚持认为年轻人应该专注于数学和神学的永恒真理。直到后来，科学才被建成为一门专业，并融入进剑桥大学的课程体系。这也引发了“纯粹科学”和“应用科学”的共生关系，而这一切塑造了现代世界。
托马斯·杨天赋异禀、学富五车、远见卓识，他也是一个谦逊而友善的人。我们可以想象他对患者真诚的帮助和安慰，尽管他比任何人都更了解，他那个时代的医疗水平多么有限。在发明麻醉剂或“细菌理论”诞生之前，大部分医学工作都是依赖于外科医生的解剖知识和操作技巧，以及药剂师配制的药水。
作为一位博学者（全才），无论是对他的成就还是对他的个性，托马斯·杨往往被后人低估了。但杨本人对博学持怀疑态度，在他去世前不久写道：“对人类来说，一些研究者最好把研究限制在一个狭窄的范围内，而其他人则能够更快地探索更广泛的研究领域。”
作为一位对博学家有兴趣的当代历史学家，牛津大学的亚历山大·默里（Alexander Murray）解释说：“历史对博学者并不友善。没有传记作者愿意轻易涉足一个专业能力范围远远超过自己的主题。而我们其他人，无论是否有传记可读，在大脑中都没有给博学者预留对应的位置。因此，博学者会被遗忘，或者最多被压缩到一个我们可以研究的领域。这就像，尽管歌德（Johann Wolfgang von Goethe）宣称自己是一位科学家，但他在我们心中却是一位诗人；虽然休谟（David Hume）写了六卷厚厚的《英格兰史》（The History of England），却往往只被当成哲学家。”
因此，我们应该感激罗宾逊克服了这些挑战，他以广阔的视角生动地描绘了托马斯·杨，展现了这位伟大的博学者的生活。
本文基于知识共享许可协议（CC BY-NC 4.0）译自Martin Ress， Foreword; Andrew Robinson， The Last Man Who Knew Everything: Thomas Young. Cambridge， UK:Open Book Publishers， 2023， https://doi.org/10.11647/OBP.0344，原文地址：https://physicsworld.com/a/thomas-young-prolific-polymath-and-unassuming-genius/
本文来自微信公众号：返朴 （ID：fanpu2019），作者：马丁·里斯（Martin Rees，英国宇宙学家和天体物理学家。他是第15届皇家天文学家，2004年至2012年担任剑桥大学三一学院院长，2005年至2010年担任英国皇家学会主席。曾获得诸多荣誉，包括英国皇家天文学会金质奖章、爱因斯坦世界科学奖、迈克尔·法拉第科学传播奖、克拉福德奖、艾萨克·牛顿奖章、ICTP狄拉克奖章等）；翻译：Leo