Thomas Young

9

V.A.Alexandrova
THOMAS JUNG

và kỷ niệm 200 năm ngày sinh của ông

Nhà vật lý xuất sắc người Anh Thomas Young sinh ra ở Milverton vào ngày 13 tháng 6 năm 1773. Tuổi thơ của Jung thật khác thường. Năm hai tuổi, anh đọc thành thạo, năm sáu tuổi anh bắt đầu học tiếng Latinh, năm 8 tuổi, anh bắt đầu thích khảo sát đất đai và học cách xác định khoảng cách và tính độ cao. Lúc đầu anh học ở nhà, sau đó ở trường tư. Đến năm mười lăm tuổi, anh đã học được một số ngôn ngữ hiện đại và cổ xưa.

Năm 1792, Jung mười chín tuổi quyết định cống hiến hết mình cho y học. Một năm sau, ông trình bày trước Hiệp hội Hoàng gia*) tác phẩm “Quan sát về quá trình thị giác”, nghiên cứu vấn đề về chỗ ở*) của mắt. Vào thời điểm đó có nhiều ý kiến ​​​​khác nhau về vấn đề này. Một số nhà khoa học tin rằng toàn bộ con mắt có khả năng biến dạng (kéo dài hoặc co lại); những người khác cho rằng ống kính có thể thay đổi vị trí của nó; vẫn còn những người khác liên kết khả năng thích ứng với những thay đổi về độ cong của giác mạc; thứ tư - với sự thay đổi độ cong của thấu kính. Qua nhiều thí nghiệm trên chính đôi mắt của mình, Jung đã bác bỏ ba quan điểm đầu tiên và chỉ ra rằng khả năng điều tiết của mắt là do sự biến dạng của thấu kính. Thật không may, dưới áp lực của chính quyền lúc bấy giờ

*) Hiệp hội Hoàng gia - Viện Hàn lâm Khoa học Anh.

*) Điều tiết của mắt - sự thích ứng của mắt để nhìn rõ các vật ở những khoảng cách khác nhau.

10

Lúc đầu, ông phải từ bỏ lý thuyết của mình, nhưng vào năm 1800, ông quay lại với nó một lần nữa và chứng minh tính đúng đắn của nó bằng nghiên cứu mới.

Sau khi hoàn thành chương trình học y khoa (đầu tiên ở London, sau đó ở Edinburgh, Heaten và Cambridge), Jung trở lại London, nơi ông mở một phần cơ sở hành nghề y của mình, đồng thời tiếp tục tham gia nghiên cứu khoa học. Từ 1801 đến 1804, Jung là giáo sư triết học tự nhiên tại Viện Hoàng gia, từ năm 1811, ông là bác sĩ tại Bệnh viện St. George ở London, và từ năm 1818, ông là thư ký của Cục Kinh độ, nơi ông được giao nhiệm vụ xuất bản Lịch Hàng hải.

“Bất kỳ ai cũng có thể làm những gì người khác làm” là phương châm của Jung. Là một nhạc sĩ xuất sắc, một chuyên gia về văn học và hội họa, ông quan tâm đến các vấn đề về cơ học, âm học, quang học, thiên văn học, thực vật học và động vật học. Tác phẩm của ông nhiều đến mức một số trong số chúng phải được xuất bản ẩn danh để không làm tổn hại đến danh tiếng bác sĩ của ông. Mặc dù vậy, các bệnh nhân cho rằng anh ta quá uyên bác và anh ta không được lòng họ.

“Tiểu luận về Âm nhạc và Hội họa”, “Về sự ổn định của các vòm địa phương”, “Về tính toán nhật thực”, “Kinh nghiệm và các vấn đề về âm thanh và ánh sáng”, “Lý thuyết về ánh sáng và màu sắc”, “Phục hồi và dịch thuật các dòng chữ Hy Lạp khác nhau”, “Kinh nghiệm và tính toán liên quan đến quang học vật lý”, “Bài giảng về triết học tự nhiên” - đây là tiêu đề một số tác phẩm của ông. Đồng nghiệp của Jung tại Viện Hoàng gia, Hefmy Deviskaal, nói về anh ấy: “Ngay cả khi anh ấy chỉ giới hạn bản thân trong một lĩnh vực kiến ​​thức, chắc chắn anh ấy sẽ là người đầu tiên trong lĩnh vực này. Nhưng anh ấy là một chuyên gia xuất sắc cả với tư cách là một nhà ngôn ngữ học và chữ tượng hình; anh ấy biết nhiều đến mức thậm chí rất khó để nói những gì anh ấy không biết.”

Jung là người sáng lập ra lý thuyết về tầm nhìn màu sắc. Ông cũng có những đóng góp đáng kể cho các lý thuyết quản lý. Nhưng trong lịch sử vật lý, ông chủ yếu được biết đến với tư cách là một nhà khoa học đã đưa ra bằng chứng hợp lý và không thể chối cãi về tính chất sóng của ánh sáng.

Ánh sáng đã được các nhà khoa học quan tâm từ lâu nhưng chỉ đến cuối thế kỷ 17, những giả thuyết đầu tiên về bản chất của ánh sáng mới được đưa ra. Các định luật như định luật truyền thẳng, phản xạ và khúc xạ ánh sáng đã được ứng dụng thực tế trong các dụng cụ quang học (kính lúp, kính thiên văn, kính hiển vi), khi phát hiện ra các hiện tượng đòi hỏi phải nghiên cứu và giải thích cẩn thận. Đây chủ yếu là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng, lần đầu tiên được quan sát bởi nhà khoa học Ilyan Grimaldi (1618-1663), và sự hình thành các màu sắc khác nhau của màng mỏng, được nghiên cứu bởi nhà khoa học người Anh Hooke (1635-1703). Cả Grimaldi và Hooke đều kết nối ánh sáng với bóng đèn, và Hooke thậm chí còn đề cập rằng hướng của bóng đèn vuông góc với hướng truyền ánh sáng, tức là bóng đèn có hướng ngang (mặc dù điều này sẽ được thảo luận sau).

Lý thuyết sóng của ánh sáng đã được nhà khoa học người Hà Lan Huygen (1629-1695) trình bày chi tiết và chi tiết hơn trong “Chuyên luận về ánh sáng” nổi tiếng của ông, trong đó nhiều hiện tượng ánh sáng được giải thích từ quan điểm sóng. “Không còn nghi ngờ gì nữa, ánh sáng bao gồm sự chuyển động của một số chất,” Huygens viết, rõ ràng đưa ra sự tương đồng với quá trình truyền âm thanh. Nghĩa là, Huygens đã phải xây dựng nên sự tồn tại của một chất đặc biệt - ether, chất này lấp đầy mọi không gian yên bình và có những phẩm chất đáng kinh ngạc: độ đàn hồi rất cao và mật độ rất thấp. Nguồn sáng tạo ra một cái bình trong ête, nó lan truyền với tốc độ lớn đến mắt

11

Hình ảnh vi mô của bề mặt kim cương thu được bằng phương pháp giao diện.

người quan sát; có một cảm giác nhẹ nhàng.

Người cùng thời với Huygen, nhà khoa học vĩ đại người Anh Isaac Newton (1642-1727), đã có đóng góp đáng kể cho sự phát triển của quang học. Ông đã phát hiện ra hiện tượng tán sắc ánh sáng, tạo ra lý thuyết về màu sắc và chứng minh rằng ánh sáng trắng có thành phần quang phổ phức tạp. Newton tiếp tục thí nghiệm với các dải mỏng, và thí nghiệm, ngày nay được gọi là thí nghiệm quan sát bánh xe của Newton, hóa ra lại đặc biệt hiệu quả. Ông cũng lặp lại thí nghiệm của Grimaldi về nhiễu xạ ánh sáng.

Để giải thích các hiện tượng quan sát được, Newton đã tạo ra cái gọi là lý thuyết nguồn sáng. Theo lý thuyết này, mỗi nguồn sáng phát ra các hạt cực nhỏ (tiểu thể), kích thước của chúng khác nhau (lớn nhất đối với ánh sáng đỏ và nhỏ nhất đối với ánh sáng phylote); Khi các hạt đi vào mắt, chúng gây ra cảm giác ánh sáng.

Một số hiện tượng ánh sáng, chẳng hạn như sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng, đều phù hợp với cả hai lý thuyết.

Thật thú vị khi lưu ý rằng bản thân Newoton, mặc dù ông không đồng ý với lý thuyết sóng của Huygen, nhưng cũng không nhất quyết nhấn mạnh vào lý thuyết của mình, vì ông tin rằng không cần thiết phải có một quan điểm rõ ràng về bản chất của ánh sáng. Tuy nhiên, Newton kiên định đã tích cực quảng bá lý thuyết ánh sáng của mình đến mức phải mất rất nhiều thời gian và công sức mới quay trở lại với lý thuyết sóng ánh sáng vào đầu thế kỷ 19. Bước đầu tiên hướng tới điều này là sự quy kết của Young về hiện tượng giao diện trên cơ sở biểu diễn sóng và tầm quan trọng của nó đối với trải nghiệm về giao diện và nhiễu xạ ánh sáng.

Trong một tác phẩm của mình, Jung đã công thức hóa khám phá của mình về “quy luật chung và đơn giản” của giao diện ánh sáng: “Khi hai phần của cùng một ánh sáng đi vào mắt theo những cách khác nhau, chính xác hoặc gần nhau, ánh sáng trở nên mạnh khi sự khác biệt về đường đi là bội số nguyên của một độ dài nhất định và ít mạnh nhất trong khoảng trạng thái của các phần giao thoa; và độ dài này khác nhau đối với ánh sáng có màu sắc khác nhau.”

Thật không may, tầm quan trọng của công việc không được những người đương thời hiểu rõ; Kết quả là nguyên lý giao diện đã bị bỏ rơi trong mười năm rưỡi nữa cho đến khi nó được nhà khoa học người Pháp Fresnel (1788-1827) khám phá lại.