Thomas Young

Thomas Young - (1773-1829), fizyk, lekarz i fizjolog angielski. Czlonek Royal Society (od 1794), profesor Royal Institution (1801-1803), wykladowca w Middlesex University (1809-1810), lekarz w Saint George Hospital (od 1811).
Jako dwulatek potrafił już czytać, a w wieku czterech lat dwukrotnie przeczytał Biblię. Zanim ukończył 20 lat, zdążył opanować hebrajski, arabski, perski, turecki oraz siedem innych języków. Nic więc dziwnego, że w roku 1801Thomas Young, mający wówczas 28 lat, był już profesorem historii naturalnej w Royal Institution. Zakres tematyki jego wykładów ograniczał się do takich dziedzin jak: akustyka, optyka, grawitacja, astronomia, istota przypływów i odpływów, właściwości ciepła, elektryczność, klimat, życie zwierząt, wegetacja roślin, przyleganie i właściwości kapilarne cieczy, hydrodynamika zbiorników, kanałów i zatok, metody pomiarów, wspólne cechy pomp wodnych i powietrznych oraz nowe poglądy na temat energii. Young opublikował też nowe teorie zakładające istnienie fal świetlnych, przeprowadzi słynne doświadczenie polegające na przepuszczeniu światła prze sąsiadujące ze sobą szczeliny, by wykazać znane już nam dzisiaj wzory interferencyjne, oraz ogłosił iż siatkówka reaguje na wszystkie kolory, które są licznymi odmianami trzech podstawowych barw.

Zajmował się także hieroglifami i przyczynił się do rozwiązania ich zagadki. Nie było to specjalnie trudne dzięki próbce hieroglifów, którą Brytyjczycy ukradli Napoleonowi, wypierając go z Egiptu w 1799 roku. Szczególnie sprzyjającą okolicznością był fakt, że tuż obok hieroglifów wykuty był grecki odpowiednik tekstu. Tak więc Young miał już połowę zadania rozwiązanego ponieważ znal również grekę. Wielu naukowców próbowało rozwiązać zagadkę kamienia Rosetty. Także on zajął się demotyczną częścią steli dzieląc tekst na grupy znaków
tworzących słowa. Jego praca nie przyniosłaby większych efektów
gdyby nie wnioski, do których doszedł w trakcie swoich badań:

Po pierwsze:
Pismo demotyczne nie było pisownią niezależną od hieroglifów.
Po drugie:
Teksty egipskie muszą zawierać znaki o różnych właściwościach
semantycznych, czyli połączenie znaków hieroglificznych ze
znakami "alfabetu"
Po trzecie:
Pismo Egipcjan przechodziło stopniową degradację od hieroglifów,
poprzez pismo hieratyczne, do demotyki (zwanej wówczas
epistolografią)

Wyniki swoich badań T. Young opublikował w suplemencie
do "Encyklopedii Britannica" wyd. 4 1819 r. pod hasłem "Egipt".

Najsłynniejszym i najbardziej pouczającym przykładem sprzecznej z intuicją natury teorii kwantowej jest eksperyment z podwójną szczeliną. Jako pierwszy przeprowadził Thomas Young w 1802 roku. Rezultat został rozgłoszony jako niezbity dowód świadczący o falowym charakterze światła. Eksperymentator skierował wiązkę światła, powiedzmy żółtego, na przegrodę, w której wyciął dwie, bardzo blisko siebie położone, wąskie równoległe szczeliny. Na odległym ekranie widać było światło, które przedostało się przez szczeliny. Kiedy Young zasłonił jedną z nich, na ekranie widać było wyraźny, nieco rozszerzony wizerunek otwartej szczeliny. Gdy jednak zostały odsłonięte obie, rezultat okazał się dość nieoczekiwany. Drobiazgowe oględziny oświetlonego obszaru ekranu wykazały, że widać na nim serię równomiernie rozmieszczonych jasnych i ciemnych pasków. Ciemne paski to te obszary, do których światło w ogóle nie dotarło.
Paski te stanowią dowód na to, że światło jest falą. Są one wynikiem interferencji, która pojawia się wtedy, kiedy zderzają się ze sobą fale dowolnego rodzaju. Gdy dwie fale na wodzie zderzają się ze sobą grzbiet z grzbietem, wzmacniają się i powstaje mocniejsza fala; gdy grzbiet zderza się z doliną fali, znoszą się nawzajem i fala się rozpłaszcza.
Podana przez Younga interpretacja eksperymentu z podwójną szczeliną głosiła, że zaburzenia falowe, które przybywają do ekranu ze szczelin, mają w pewnych miejscach fazy powodujące tłumienie. Grzbiet fali pochodzącej z jednej szczeliny spotyka się na ekranie z doliną fali biegnącej z drugiej szczeliny. Stąd wziął się ciemny pasek. Paski tego rodzaju stanowią niepodważalny dowód interferencji. Gdy na ekranie spotykają się dwa grzbiety lub dwie doliny, otrzymujemy jasny pasek. Eksperyment ten został powszechnie zaakceptowany jako dowód na to, że światło jest zjawiskiem falowym.
W zasadzie doświadczenie Younga można przeprowadzić w odniesieniu do elektronów i w pewnym sensie to właśnie zrobił Davisson w Laboratorium Bella. Eksperyment z elektronami także daje w efekcie obraz interferencyjny. Na ekranie umieszcza się maleńkie liczniki Geigera, które trzeszczą, gdy padnie na nie elektron. Liczniki Geigera służą do wykrywania cząstek. By upewnić się, że działają należycie, zasłaniamy jedną ze szczelin grubą, ołowianą płytką, tak że nie przechodzą przez nią żadne
elektrony. Teraz jeśli poczekamy dostatecznie długo, aż parę tysięcy elektronów prześlizgnie się przez czynną szczelinę okaże się, że każdy z liczników potrzaskuje co jakiś czas. Natomiast kiedy otwarte są obie szczeliny, pewne kolumny liczników ani pisną!
Gdy jedna szczelina jest zamknięta, elektrony wychodzące z drugiej rozprzestrzeniają się. Jedne lecą prosto, inne w lewo, jeszcze inne w prawo,
dając w efekcie z grubsza jednorodny rozkład trzasków pochodzących z liczników Geigera na całej powierzchni ekranu; podobnie jak u Younga żółte światło dawało szeroki jasny pasek. Innymi słowy, elektrony, zgodnie z oczekiwaniem, zachowują się jak cząstki. Natomiast z chwilą, kiedy usuniemy ołowianą przesłonę i pozwolimy elektronom przedostawać się także przez drugą szczelinę, obraz ulega zmianie i żadne elektrony nie
docierają do pewnych kolumn liczników, co stanowi odpowiednik
pojawiających się na oświetlonym ekranie ciemnych pasków. Teraz z kolei elektrony zachowują się jak fale. A przecież wiemy, że są cząstkami, bo liczniki trzeszczą.
Może, mógłby ktoś powiedzieć, dwa elektrony albo więcej przechodzą jednocześnie przez obie szczeliny i w ten sposób symulują falowy obraz interferencyjny. Żeby wykluczyć taką możliwość, zmniejszamy tempo emitowania elektronów do jednego na minutę. Ten sam obraz. Wniosek: elektron przechodzący przez pierwszą szczelinę wie, czy druga szczelina jest otwarta, czy zamknięta, bo w zależności od tego zmienia swe zachowanie.
Powstały więc dwie teorie tych samych zjawisk. Rozwiązaniem która z nich jest prawdziwa byłaby tu raczej kwestią gustu niż naukowego przekonania. W czasach Newtona i przez przeszło sto lat po nim większość fizyków wypowiadała się za teorią korpuskularną.
Wyrok historii, który rozstrzygnął spór na korzyść teorii falowej, a przeciw teorii korpuskularnej, przyszedł znacznie później, bo dopiero w połowie dziewiętnastego wieku. Teoria korpuskularna nie dopuszcza ugięcia się światła i żąda występowania ostrych cieni. Tymczasem według teorii falowej dostatecznie mała przeszkoda w ogóle nie powinna rzucać cienia. Young i Fresnel otrzymali ten wynik doświadczalnie, co pozwoliło na wyciągnięcie wniosków teoretycznych.
Ale historia poszukiwań teorii światła bynajmniej się na tym nie kończy. Wyrok dziewiętnastego stulecia nie był ostateczny i nieodwołalny. Całe zagadnienie wyboru między korpuskułami a falami istnieje również w fizyce współczesnej, tym razem w postaci znacznie głębszej i bardziej skomplikowanej. Uznajmy na razie porażkę korpuskularnej teorii światła; przekonamy się jeszcze, że zwycięstwo teorii falowej było dość problematyczne.