“ 世界上最后一个什么都懂的人” ­托马斯・杨的全才特质

0 引言

托马斯·杨（1773-1829），英国物理学家、医生，他的“ 全才” 并非“ 浅尝辄止的涉猎” ，而是在每个领域都解决了当时的核心难题，甚至重塑了学科发展方向。这种“ 广度与深度并存” 的特质，是他区别于普通“ 杂学家” 的关键。

1 物理学：从“ 光的本质之争” 到波动说复兴

在 19 世纪初，物理学界围绕“ 光的本质” 展开了激烈的论战­牛顿在其《光学》这本巨著中提出的“ 微粒说” ，作为物理学的创始人之一，牛顿因权威地位占据主导，认为光是由微小粒子组成的“ 高速粒子流” 。在长达 100 年的时间里，人们对光的认识都停留在这个认知当中。但托马斯・杨认为牛顿是错误的，他是第一个敢于对牛顿提出质疑的人，他认为光是一种“ 波” 。1801 年，受水波中干涉现象的启发，他设计了双缝干涉实验（让单色光通过两条狭缝，在屏幕上形成明暗相间的条纹），成为波动说的“ 决定性证据” ­微粒说无法解释“ 两束光叠加后为何会出现暗纹” ，而波动说中“ 波的相消干涉” 却能完美诠释这个现象。这一实验不仅打破了牛顿的权威垄断，更直接为后来麦克斯韦电磁理论（证明光是电磁波）、爱因斯坦光电效应（揭示光的波粒二象性）埋下伏笔，堪称“ 光学史上的转折点” 。但是他的实验结论在很长一段时间内并没有被大众所接受，大家都认为他疯了，还遭到了很多人的人身攻击。托马斯·杨并未止步于实验，而是进一步提出“ 光的波长” 概念，计算出不同颜色光的波长（如红光约 700nm ，紫光约 400nm ），还解释了“ 薄膜干涉” （如肥皂泡的彩色条纹）、“ 牛顿环” 等现象，将光的波动说从“ 零散猜想” 升级为“ 系统理论” ，为波动光学奠定了数学与实验基础。

2 材料力学：“ 杨氏模量” 定义材料的“ 刚性本质”

作为一名医生，托马斯・杨在观察人体骨骼受力变形时，觉得“ 材料抵抗变形的能力” 需要一个统一的量化指标，这一思考推动他进入材料力学领域。1807 年，他在《自然哲学与机械技术讲义》中，首次定义“ 杨氏模量（Young's Modulus）” ：即材料“ 应力与应变的比值” （应力 外力 /截面积，应变 Σ=Σ 形变 / 原长）。这一参数彻底改变了材料力学的研究范式­在此之前，工程师只能通过“ 经验” 判断材料强度，而杨氏模量则提供了“ 量化标准” ，让不同材料的“ 刚性” 可以直接对比（如钢的杨氏模量约200GPa，铝约70GPa，直观反映钢更难变形的特性）。托马斯・杨用“ 一个公式” 打通了“ 理论力学” 与“ 工程应用” 的鸿沟，展现出“ 从具体问题抽象出普遍规律” 的科学洞察力。

3 医学与生理光学：解码“ 视觉的秘密”

作为哥廷根大学医学博士，托马斯・杨将 “ 科学思维” 融入医学，在生理光学领域取得两项奠基性成果，当时医学界普遍认为，眼睛通过 “ 改变眼球前后距离” 来调节焦距（类似相机调焦）。但托马斯・杨通过解剖实验发现，眼球的前后距离是固定的，真正的调节机制是“ 晶状体形状的改变” ­看近处物体时，睫状肌收缩使晶状体变凸，焦距变短；看远处时，睫状肌放松使晶状体变平，焦距变长。这一 “ 杨氏调节理论” 直到今天仍是眼科医学的基础认知，直接影响了眼镜、隐形眼镜的设计原理。他观察到 “ 人类能分辨数百万种颜色” ，但视网膜上的感光细胞数量有限，由此提出 “ 三原色理论” ：视网膜上存在三种分别对 “ 红、绿、蓝” 敏感的感光细胞，所有颜色都是这三种颜色按不同比例混合的结果（如红光 + 绿光 Σ=Σ 黄光，红光 + 绿光 + 蓝光 Σ=Σ 白光）。这一理论不仅解释了 “ 色盲” （如缺乏对红光敏感的细胞会导致红绿色盲），更成为现代彩色摄影、电视、计算机显示器、打印机的 “ 底层逻辑” ­我们今天看到的所有彩色图像，本质上都是 “ 红、绿、蓝三色像素的叠加” ，而这一灵感的源头，正是托马斯・杨 200 多年前的研究。

4 语言学与考古学：破解古埃及文明的“ 密码”

除了自然科学，托马斯・杨在人文领域的成就同样令人惊叹——他对语言的天赋（精通 10 余种语言），让他成为“ 埃及学的先驱” ：1799 年发现的罗塞塔石碑，刻有“ 古埃及象形文字、古埃及通俗文字、古希腊文”三种文字，是解读象形文字的“ 关键钥匙” 。1814 年，杨开始系统研究石碑，通过对比三种文字的“ 专有名词” （如“ 托勒密” “ 克娄巴特拉” 等国王名字），首次识别出象形文字中的“ 表音符号” （此前人们认为象形文字全是“ 表意符号” ），还破译了 14 个符号的含义。可以说，没有托马斯・杨的突破，古埃及文明的“ 文字密码” 可能还要沉睡数十年。

5 其他领域：从“ 航海” 到“ 音乐” 的跨界探索

托马斯・杨的研究兴趣远不止于此：在航海领域，他设计了 “ 杨氏航海仪” ，用于测量船只的经度与纬度，提高了航海的准确性；在音乐领域，他研究了 “ 声波的传播规律” ，解释了 “ 弦乐器的共鸣现象” ；在数学领域，他对 “ 弹性曲面的振动” 进行了定量分析，推动了弹性力学的发展。这种 “ 只要有兴趣，就能深入研究” 的能力，让他的知识版图几乎覆盖了当时人类认知的 “ 主要领域” 。

6 结束语

托马斯・杨被称为“ 世界上最后一个什么都懂的人” ，并非偶然，他的出现，既是个人天赋的极致发挥，更依赖于 18-19 世纪“ 科学尚未高度细分” 的特殊时代背景。而随着科学的发展，这种“ 全才” 逐渐成为“ 不可能” ，这也让他的成就更具传奇色彩。

如今，科学的“ 专业化” 已成为不可逆转的趋势，但托马斯・杨的精神却从未过时：他告诉我们，科学研究的本质不是“ 固守一方领域” ，而是“ 以好奇心为驱动，以证据为依据，不断突破认知的局限” ；教育的目标也不是“ 培养只会单一技能的工具人” ，而是“ 培养具有广博视野、批判性思维、创新能力的完整的人” 。

从双缝干涉实验的明暗条纹，到手机屏幕上的三原色像素；从杨氏模量定义的材料刚性，到眼科医生手中的验光仪器；从罗塞塔石碑上的符号解读，到数字化博物馆里的古埃及文物，托马斯・杨的影响，早已融入现代文明的方方面面。他或许是“ 最后一个什么都懂的人” ，但他的精神，将永远激励着人类在科学与人文的道路上，不断探索、永不止步。

参考文献

[1] 较过等.托马斯・杨及其对物理学发展的贡献[J].中学物理教学参考.1999(10):61-63.

[2] 于晓东.托马斯・杨对物理学的贡献[J].赤峰学院学报（自然科学版）.2013(2)24-25.

[3] 赵杰.材料科学基础[M].大连理工大学出版社.2010.

[4] 王楠.基于眼模型的个性化人眼视觉矫正的研究[D].吉林：吉林大学.2011.第一

作者简介：吴云沛（1978-）,男，副教授，硕士，主要研究方向为大学物理实验教学，大学物理教学及光电材料研究。基金资助：2020 年教育部产学合作协同育人项目：数码光学实验课程培训（202002266005）湖北汽车工业学院教研项目：基于科普教育基地的理工类大学生科学创新能力培养途径研究（SCJY202308）