本文系皇家天文學家馬丁·里斯為安德魯·羅賓遜所著的《最後一個什麼都懂的人》一書撰寫的序言，介紹了英國科學家、全才型學者托馬斯·楊的淵博學識、謙遜態度，以及其所處時代的社會背景——他的成就伴隨著科學本身的建制化。當今時代，我們對萬事萬物的探究更廣闊、也更深遠。因此，我們永遠無法期望現代科學全才能夠像托馬斯·楊一樣跨越如此廣泛的領域。2023年是托馬斯·楊誕辰250週年，謹以此文紀念這位偉大的學者。
撰文 | 馬丁·里斯（Martin Rees）
翻譯 | Leo
“我將要講述的實驗……可以在任何有陽光的地方復現，而且除了每個人手頭上都有的材料外，不需要其他任何裝置。”這是英國科學家托馬斯·楊（Thomas Young，1773.6.13–1829.5.10）於1803年11月向英國皇家學會（Royal Society）成員描述他新設計的雙縫實驗的開場。他的實驗揭示了光的一個本質，也是今日量子力學的重要基石之一。
如今，全球的物理系學生都熟悉這個經典的光學實驗——楊氏雙縫實驗（Youngs slits），也知曉他對彈性的定義——楊氏模量（Youngs modulus）。但可能不是每個人都熟悉托馬斯·楊在科學領域的其他驚人成就——從流體力學橫跨到人類視覺，幾乎涵蓋所有領域；可能也不知道托馬斯·楊是一位訓練有素的醫生和自學成才的語言學家。他不光是理解許多古代和現代語言，還分析了大約400種語言的詞彙和語法，並因破譯羅塞塔石碑（Rosetta Stone）上的文字而聞名。
“百科全書會這樣費盡心思地去概括托馬斯·楊：‘物理學家、醫生和埃及學家’。物理學和生理學是他的強項，醫學是他的專業，埃及學是他的愛好。但他的專業知識遠遠超出了（他那個時代）這些本已十分廣闊的領域。”安德魯·羅賓遜（Andrew Robinson）在其著作《最後一個什麼都懂的人》（The Last Man Who Knew Everything）中這樣介紹托馬斯·楊。事實上，托馬斯·楊的作品確實堪稱百科全書，他被認為是歷史上最高產、最博學的人之一。
《最後一個什麼都懂的人》封面
托馬斯·楊出生於18世紀70年代，他的早期童年時光是在英格蘭農村度過的。在那時，他就表現出非凡的才華。本書的第一章概述了托馬斯·楊在語言和數學方面超出同齡人的能力。雖然，一些“小時了了”的神童在成年後可能會變得“大未必佳”，但托馬斯·楊絕非如此。他年少時的天賦與廣泛興趣就預示著他一生的才華橫溢。然而這一切結束於1829年，他去世時年僅55歲。
托馬斯·楊的部分成就：
- 托馬斯·楊因演示干涉現象而文明於世。他也因此而倡導光的波動說，這和當時的主流學說，即牛頓所倡導的光的微粒說相矛盾。
- 作為一位全才型學者，托馬斯·楊在1802-1803年間給皇家學會做了一系列精彩的講座，其中包含了對力學和熱力學的洞見，這些洞見在多年後才被充分理解。
- 他是第一個使用“能量”（energy）一詞作為現代科學術語的人，他用“能量”衡量系統所做的功。
- 托馬斯·楊還是第一個估算分子直徑的物理學家。
- 他甚至將熱和光理解為同一個現象，並提出了現代概念的連續輻射光譜，光的波長隨頻率的降低而升高。
- 除了在物理學方面的工作外，托馬斯·楊還是一位備受讚譽的生理學家、醫生和語言學家，開創瞭解讀埃及象形文字的先河。
社會氛圍與探究精神
對於托馬斯·楊而言，所佔據的天時地利是：在18世紀之交，倫敦的社會風氣充滿活力，可以激發文化靈感。正如理查德·霍姆斯（Richard Holmes）在關於浪漫主義時期的科學的著作《奇蹟時代》（The Age of Wonder）中描述的：藝術和科學交織在一起。諸如詹姆斯·庫克（James Cook）和約瑟夫·班克斯（Joseph Banks）之類的探險家和博物學家的功績，與柯勒律治（Samuel Taylor Coleridge）和雪萊（Percy Bysshe Shelley）等詩人的創造力融合在了一起。“兩種文化”之間不僅沒有割裂，科學家、文人和探險家之間反而有著緊密的互動。
這種探究精神至少可以追溯到1660年皇家學會成立之初時。學會的創始成員克里斯托弗·雷恩（Christopher Wren）、羅伯特·胡克（Robert Hooke）、塞繆爾·佩皮斯（Samuel Pepys）和其他“聰明又好奇的紳士”（他們自己的說法）會定期見面。他們的座右銘是不相信權威。他們進行實驗，解剖奇怪的動物，透過新發明的望遠鏡和顯微鏡觀察世界。他們甚至做過這樣一個實驗：將羊的血液輸入到人體中（這個人居然活了下來）。
在滿足好奇心之外，這些科學先驅還沉浸於他們時代的實際議程：改進導航技術、探索新大陸，以及倫敦大火之後重建城市（譯註：1666年9月倫敦市發生持續四天的大火）。其中一些人宗教背景濃厚，而他們的科學啟蒙來自弗朗西斯·培根（Francis Bacon）。培根認為科學家應該追求兩個目標：一是成為“光的商人”（Merchants of light；譯註：表示知識的收集者），二是推動“人類福祉”。約在一個世紀後，美國哲學學會（American Philosophical Society，APS）在費城成立，該學會旨在“弘揚有用的知識”，博學多才的本傑明·富蘭克林（Benjamin Franklin）任首屆主席。
18世紀的皇家學會鼓勵吸納年輕的人才。托馬斯·楊因在1794年提交的論文而當選為會員。該論文探討了眼球結構，以及人眼如何“為了感知不同距離的物體而自我調整”。他當時只有21歲，僅依靠一篇論文就早早被選為會員，與今天不同，這在當時並沒那麼稀奇。雖然，托馬斯·楊終生都活躍在學會中，但這可能並沒有給他太大的影響。事實上，當時許多會員都富裕的業餘愛好者，對科學成就並沒有太多抱負。
到18世紀末，英國皇家學會——就像牛津大學和劍橋大學一樣——沒什麼活力。而19世紀早期，倫敦濃厚的科學氛圍促成了其他學術團體的建立。有些是專業化的，如林奈學會（Linnean Society）和英國皇家天文學會（Royal Astronomical Society）等。其中一個，成立於1799年的英國皇家研究院（Royal Institution, RI），真正可以與皇家學會的影響力相媲美。
科學視覺化：這張1807年出版的圖片是托馬斯·楊於1802年在英國皇家科學院講座中的插圖。該圖展示了幾種光學現象，其中就包括了眼球解剖學和雙縫干涉現象。圖源：wiki
英國皇家研究院得到了一位博物多聞但玩世不恭的冒險家本傑明·湯普森[Benjamin Thompson，即拉姆福德伯爵（Count Rumfod）]的資助，他的資助足夠皇家研究院在倫敦市中心的阿爾伯馬爾街蓋一棟精美的建築。拉姆福德最著名的科學貢獻是他的熱理論，這要歸功於他在槍炮和炸藥方面的實驗。透過對金屬火炮鏜孔過程的研究，他意識到熱並非是一種物質，沒有“熱質”（caloric）一說，熱是由原子和分子的振動所產生的能量。
拉姆福德設想，英國皇家研究院不僅僅是研究和實驗機構，它的使命還應該包括向更廣泛的人群傳播科學。事實上，英國皇家研究院有幸於前兩位卓爾不群的主席——漢弗萊·戴維（Humphry Davy）和邁克爾·法拉第（Michael Faraday）。兩位都是傑出的科學家，同時也透過每週“演說”等方式去推動科學的普及。這些演講吸引了倫敦的許多精英，並持續至今，儘管現在熱度有所減少（譯註：英國皇家研究院從1825年起每年推出聖誕科學講座）。在1801年，托馬斯·楊成為了該機構的首批教授之一。儘管他的講座不如法拉第那樣有魅力，但他的演講內容全面詳實，而且演講的出版物也是那個年代的重要知識來源。
超越 “紳士科學家”
這個時候，托馬斯·楊已經確定要當一名專業醫生。雖然他繼承了一筆不多的遺產，但他還沒有富裕到足以成為一名終身的“紳士科學家”。他曾在倫敦和愛丁堡學習醫學，並於18世紀90年代前往哥廷根和劍橋做進一步的研究。他的專業訓練使他能夠以醫生的身份維持生計，而他在醫學領域費盡精力、恪盡職守，這使他的科學成就更加卓越。
在醫學工作的同時，托馬斯·楊一直保持與英國皇家研究院的聯絡，併成為了財務主管，後於1804年任職外交秘書。在他晚年，有人想請他擔任學院主席，但他婉拒了，因為他不喜歡委員會工作和官方活動。
儘管如此，他仍然承擔了一些重要的管理角色，其中最重要的是擔任經度委員會（Board of Longitude）秘書，以及從1819年開始擔任《航海年曆》（Nautical Almanac）的理事會主任。這本刊物於1714年創刊，他們曾懸賞2萬英鎊，獎勵能夠測定海上船隻所在經度方法（在規定誤差範圍內）的人。最終，來自約克郡的木匠和鐘錶匠約翰·哈里森（John Harrison）贏得了這筆獎金。這個理事會存在了一個多世紀，資助探險活動和科學發現。從本質上講，這是第一個“研究委員會”。
每年刊發的《航海年曆》會詳細列出天體的位置，製成表格。這種高精度的資料對天文學家至關重要，而在海上航行的船員則希望得到更簡單、更實用的資訊。他們之間的分歧不可避免地引發了激烈的爭議，並導致了1828年經度委員會的解散。可以確定，這對晚年的托馬斯·楊而言是一個痛苦的變故。
這種專業人士之間的分歧是學科領域割裂的早期例證，這一趨勢一直延續到今天。人類對每一門科學的理解都已日益深入，大多數研究都需要精密的裝置和團隊的合作，我們對萬事萬物的探究更廣闊，更深遠，也更難以觸碰。因此，我們永遠無法期望現代的科學全才能夠像托馬斯·楊一樣跨越如此廣泛的領域。
被湮沒、被遺忘
正如羅賓遜在他的本書中所述，19世紀偉大的物理學家和生理學家亥姆霍茲（Hermann von Helmholtz；在托馬斯·楊身故後，他們共享三色視覺理論的榮譽）認為：“托馬斯·楊是“有史以來最敏銳的人之一，但不幸的是，他超前於他的同代人。他們對他投以驚訝的目光，卻無法追隨他的大膽猜想，因此他許多重要的思想都被湮沒和遺忘在《自然科學會報》（Transactions of the Royal Society）中，直到後人重新發現了他的發現，才開始認同他的論證和結論的準確性。”
當然，在19世紀初，一些技術和工藝已經被專業化，並在幾個世紀中逐漸發展：大教堂、船隻和橋樑的建造，今天仍令我們歎為觀止；蒸汽機在沒有熱力學理論指導下得到了改進。但是，在理解物質世界及其運作原則上，也就是所謂的“科學”領域，我們投入的才智還沒有在“實用藝術”中投入的多。
科學演示。這是一幅由英國漫畫家詹姆斯·吉爾雷（James Gillray）於1802年出版的漫畫。描繪了托馬斯·楊與助手漢弗萊·戴維在英國皇家研究院做“大氣的力量”演示實驗的場景。圖源：wiki
其實，在托馬斯·楊那個時代，“科學家”（scientist）這個詞並不存在。這個詞是由博學多才的威廉·惠威爾（William Whewell）於1833年引入的，他是劍橋大學的學術大咖。不過，他反對正式教授科學，堅持認為年輕人應該專注於數學和神學的永恆真理。直到後來，科學才被建成為一門專業，並融入進劍橋大學的課程體系。這也引發了“純粹科學”和“應用科學”的共生關係，而這一切塑造了現代世界。
托馬斯·楊天賦異稟、學富五車、遠見卓識，他也是一個謙遜而友善的人。我們可以想象他對患者真誠的幫助和安慰，儘管他比任何人都更瞭解，他那個時代的醫療水平多麼有限。在發明麻醉劑或“細菌理論”誕生之前，大部分醫學工作都是依賴於外科醫生的解剖知識和操作技巧，以及藥劑師配製的藥水。
作為一位博學者（全才），無論是對他的成就還是對他的個性，托馬斯·楊往往被後人低估了。但楊本人對博學持懷疑態度，在他去世前不久寫道：“對人類來說，一些研究者最好把研究限制在一個狹窄的範圍內，而其他人則能夠更快地探索更廣泛的研究領域。”
作為一位對博學家有興趣的當代歷史學家，牛津大學的亞歷山大·默裡（Alexander Murray）解釋說：“歷史對博學者並不友善。沒有傳記作者願意輕易涉足一個專業能力範圍遠遠超過自己的主題。而我們其他人，無論是否有傳記可讀，在大腦中都沒有給博學者預留對應的位置。因此，博學者會被遺忘，或者最多被壓縮到一個我們可以研究的領域。這就像，儘管歌德（Johann Wolfgang von Goethe）宣稱自己是一位科學家，但他在我們心中卻是一位詩人；雖然休謨（David Hume）寫了六卷厚厚的《英格蘭史》（The History of England），卻往往只被當成哲學家。”
因此，我們應該感激羅賓遜克服了這些挑戰，他以廣闊的視角生動地描繪了托馬斯·楊，展現了這位偉大的博學者的生活。
本文基於知識共享許可協議（CC BY-NC 4.0）譯自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/
作者簡介
馬丁·里斯（Martin Rees，1942-），英國宇宙學家和天體物理學家。他是第15屆皇家天文學家（Astronomer Royal），2004年至2012年擔任劍橋大學三一學院院長，2005年至2010年擔任英國皇家學會主席。他曾獲得諸多榮譽，包括英國皇家天文學會金質獎章、愛因斯坦世界科學獎、邁克爾·法拉第科學傳播獎、克拉福德獎、艾薩克·牛頓獎章、ICTP狄拉克獎章等。里斯發表過超過500篇研究論文，並撰寫了10部科普著作，包括Just Six Numbers、Our Cosmic Habitat、Gravity’s Fatal Attraction等。
出品：科普中國
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