האיש האחרון שידע הכל

מה משותף לעין שלנו, לגלי האור, לגמישות של חומרים ולפענוח כתב החרטומים?
בחקר כל הנושאים הללו הושגו פריצות דרך חשובות בזכות עבודתו של תומס יאנג (Young). המדען האנגלי הפורה היה איש אשכולות במלא מובן המילה והוא מכונה "האיש האחרון שידע הכל".

יאנג נולד במילברטון, עיירה קטנה באנגליה, ב-13 ביוני בשנת 1773, במשפחתו של סוחר בדים שהשתייכה לקהילת הקווייקרים. הוא היה הבכור מעשרה ילדים, אבל גדל בעיקר בבית סבו וחזר אל הוריו רק לביקורים קצרים.

יאנג היה ילד פלא: הוא למד לקרוא באופן שוטף בגיל שנתיים והפגין סקרנות ותשוקה למדע מילדות. הוא התעניין במתמטיקה, בהיסטוריה, בבוטניקה, באסטרונומיה ובבלשנות. בגיל חמש החל ללמוד לטינית ועד גיל 14 כבר שלט בכמה שפות נוספות, ביהן איטלקית, יוונית, צרפתית ואפילו עברית.

יאנג למד רפואה, אבל מכיוון שהאוניברסיטאות המובילות בבריטניה היו חסומות בפני קוייקרים, החליט לעבור לאוניברסיטת גטינגן בגרמניה, שם קיבל תואר דוקטור ב-1796. בשובו לבריטניה גילה שעליו לעמוד בעוד שנתיים של לימודי הסמכה, ועשה אותם באוניברסיטת קיימברידג' לאחר שהצהיר על שינוי דתו והצטרף לכנסייה האנגליקנית. ב1797 נפטר אחיו של סבו והשאיר ליאנג הצעיר ירושה גדולה. הרווחה הכלכלית אפשרה לו להסיר מליבו את הדאגה לפרנסה ולהקדיש חלק גדול מזמנו לעיסוק במדע. הוא פתח מרפאה בלונדון, אך לא היה פופולרי בקרב המטופלים, בגלל כנותו הבוטה ובגלל חוסר אמונתו בפרקטיקות רפואיות מקובלות באותה תקופה, כמו הקזת דם. יאנג התעניין יותר במחקר הרפואי מאשר בטיפול בחולים. הוא המשיך לעסוק ברפואה לאורך כל חיו, אבל תמיד עסק במקביל במחקר מדעי.

ב-1804 התחתן עם אלייזה מקסוול, שהייתה בת זוג תומכת ואשת שיח אינטליגנטית. לזוג לא נולדו ילדים.

תבניות ההתאבכות בצד ימין ממחישות שהאור המגיע משמאל ועובד דרך הסדקים הוא בעל אופי גלי | איור: אוניברסיטת טקסס

רואים את האור

אחד מתחומי המחקר שריתקו את יאנג היה מבנה העין ומנגנון הראייה. הוא הבין ששבירת האור מתרחשת בקרנית העין ובעדשה. יאנג בנה מכשיר בשם אופטומטר, שבאמצעותו היה אפשר להתאים עדשות משקפיים לתיקון ליקויי ראייה. תרומתו העיקרית הייתה התגלית שתופעת ההסתגלות (שינוי המיקוד של העין) אינה מתרחשת באמצעות שינויים בקרנית או באורך העין, אלא באמצעות שינוי צורת העדשה עצמה.

יאנג פענח גם את מנגנון ראיית הצבעים. הוא תיאר שלושה סוגים של קולטנים בעין שכל אחד רגיש לאחד משלושת צבעי היסוד.

לצד העיסוק הרב בראייה, חקר יאנג גם את טבעו של האור עצמו, והצליח להכריע במחלוקת שפילגה שנים ארוכות את עולם המדע. בסוף המאה ה-17 התעוררה מחלוקת לגבי מהותו של האור. הפיזיקאי האנגלי המפורסם אייזק ניוטון טען כי האור מורכב מחלקיקים של חומר. לעומתו טען המדען ההולנדי כריסטיאן הויגנס (Huygens) כי האור הוא גלים. בזכות מעמדו הרם של ניוטון בקהילה המדעית, המודל החלקיקי שלוהתקבל ללא עוררין ואילו המודל הגלי של הויגנס נדחה. ב-1801, הראה יאנג בניסוי מבריק תופעה שאי אפשר להסביר באמצעות המודל החלקיקי והוכיח את האופי הגלי של האור.

בניסוי המפורסם הקרין יאנג אלומת אור על מסך דרך לוח אטום ובו שני סדקים צרים, אנכיים ומקבילים זה לזה. התמונה שהתקבלה על המסך הייתה תבנית של פסים בהירים וכהים לסירוגין. הסיבה היא תופעה בשם התאבכות, כשגלים מגבירים או מבטלים זה את זה. אילו האור היה בנוי מחלקיקים של חומר, לא הייתה מתקבלת תמונה כזו.

לא כל התופעות של האור הוסברו באמצעות המודל הגלי. כמאה שנים לאחר מכן, ב-1905, השתמש אלברט איינשטיין במודל חדש, לפיו האור הוא פוטונים – חלקיקי אנרגיה חסרי מסה. היום אנו מתייחסים אל האור כדואלי: גם כגל וגם כחלקיקי אנרגיה.

יאנג זכה שלוש פעמים במדליית בייקר, שמעניקה החברה המלכותית הבריטית על תרומה יוצאת דופן למדע. חתן הפרס מוזמן לשאת את הרצאת בייקר השנתית, ובשנים 1803-1800 הוא הציג בהרצאות הפרס את מחקריו פורצי הדרך בתחומי הראייה, ראיית הצבעים והפיזיקה של האור.

יאנג הותיר חותם גם בהנדסת חומרים. הוא חקר את תכונותיהם של חומרים שונים, הראה כי מידת האלסטיות (הגמישות) היא תכונה ייחודית לכל חומר ופיתח שיטות לחשבה. הערך המבטא את האלסטיות נקרא כיום על שמו: מודול יאנג. הוא גם עסק רבות בחקר תכונותיהם של נוזלים והיה מעורב בניסוח החוקים הפיזקליים הנוגעים למתח הפנים של נוזל ולתנועה קפילרית (נימית).

אבן רוזטה (משמאל) ורישומים של יאנג ממחקריו במאמץ לפענח את כתב החרטומים | צילומים: ויקיפדיה, Science Photo Library
 

חרטומים ושפות אחרות

תרומה מעניינת נוספת של יאנג הייתה בתחום הבלשנות. בשנת 1799 התגלתה במצרים אבן רוזטה. הכתובת על האבן נחקקה בשנת 196 לפני הספירה בשפות שונות: יוונית, מצרית עתיקה (כתב דמוטי) ובכתב חרטומים מצרי קדום. התגלית עוררה התרגשות רבה כי החוקרים ראו בה מפתח לפענוח של כתב החרטומים. יאנג היה הראשון שהצליח לתרגם חלק מהכתב הדמוטי ואף לזהות חלק מהסימנים של כתב החרטומים. החוקר הצרפתי שמפוליון (Champollion) המשיך את עבודת הפיענוח. המונח "אבן רוזטה" משמש מאז גם בתחומים אחרים, לתיאור מפתח לפיענוח מידע מוצפן.

היריעה קצרה מלהכיל את כל הישגיו של יאנג בתחומים השונים. הוא פרסם ספר הרצאות במדע, כתב כ-60 ערכים לאנציקלופדיה הבריטית, טבע את המונח "שפות הודו-אירופאיות", תרם רבות למדע ולרפואה ואפילו פיתח שיטה לכוונון כלי נגינה. לא כל מחקריו תועדו ונשמרו. בתחילת דרכו, חשש יאנג כי המוניטין שלו כרופא יינזקו מהעיסוק שלו במחקר מדעי, ובחר לפרסם את מאמריו המדעיים הראשונים בעילום שם.

יאנג הלך לעולמו ב-10 במאי 1829. למרות התרומה הרבה שנזקפת לזכותו, הוא נשאר מדען אלמוני יחסית. סר האמפרי דיווי (Davy), נשיא החברה המלכותית, כתב שאילו יאנג היה מרכז את מאמציו בתחום מדעי אחד, הוא ודאי היה הראשון בתחומו. לדברי דייווי, "יאנג היה חוקר דגול והוא ידע כל כך הרבה שקשה היה לומר מה הוא לא יודע".

הכתבה נכתבה במסגרת השתלמות של תלמידי קורס "התנסות בתקשורת המדע" של פרופ' אילת ברעם-צברי בפקולטה לחינוך למדע וטכנולוגיה, הטכניון.