Thomas Young
Physicien, médecin et égyptologue
Introduction
Par son excellence dans de nombreux domaines, Thomas Young est considéré comme un polymathe (comme Léonard de Vinci par exemple), c’est-à-dire une personne aux connaissances à la fois variées et approfondies dans plusieurs domaines et plus spécifiquement dans les domaines de l’art et de la science. C’est un « génie universel ». Thomas Young a dédié sa vie à la médecine, mais il est surtout connu pour ses travaux dans le domaine de l’optique notamment pour son expérience des « fentes d’Young » et sa théorie ondulatoire de la lumière, ainsi que pour sa définition du « module de Young » en science des matériaux.
Jeunesse
Bien que « young » signifie « jeune » en anglais, Thomas Young, lui, n’est plus tout jeune ! Il naît le 13 juin 1773 à Milverton, dans le Somerset, dans le Sud-Ouest de l’Angleterre. Né de l’union de Thomas Young et Sarah Davis, il est l’aîné de 10 enfants.
Thomas Young est un enfant prodige, doué dans tous les domaines. Il a été rapporté qu’il lisait des ouvrages deux fois plus vite que ses professeurs alors qu’il n’avait pas encore 10 ans.
En 1782 il intègre une école qui convenait mieux à un génie comme le sien, car il s’agissait d’une école où les élèves étaient libres de progresser à leur rythme. Même dans cet environnement exclusif, le jeune Thomas reste un phénomène. Dès l’âge de quatorze ans il parle 13 langues différentes, vivantes et mortes : il parle l’anglais, l’italien, le chaldéen, le syriaque, l’araméen, le français, le turc, le persan, l’hébreu, l’arabe, le latin, l’araméen samaritain et l’amharique.
Il sort de cette école en 1786 et possède déjà des connaissances en physique newtonienne et en optique.
Études de médecine
Thomas Young débute ses études de médecine en déménageant à Londres en 1792. Il intègre la Hunterian School. C’est là que ses prouesses commencent. Lors de la dissection d’un œil de bœuf, il découvre le phénomène de l’accommodation. Également appelée mise au point, l’accommodation désigne les modifications de l’œil qui permettent d’améliorer la netteté des images en fonction de la distance à laquelle on regarde. Il a pu identifier ce phénomène en modifiant la courbure du cristallin. Il décrit cette théorie dans son ouvrage Observations sur la Vision., qu’il présente à la Royal Society de Londres en 1793.
Par la suite en 1794 il part étudier à l’université d’Edinburgh en Écosse, et il obtient en 1796 son doctorat en sciences physiques dans l’université de Göttingen.
En 1797 il retourne en Angleterre à Cambridge et entre au Emmanuel College, car pour intégrer l’ordre des médecins il lui faut un diplôme britannique. Cependant ses études en médecine ne lui empêchent pas de nourrir sa curiosité et sa passion pour les sciences, et il étudie donc en parallèle les mathématiques et la physique.
En 1797 également il hérite de la propriété de son grand-oncle Richard Brocklesby, propriété grâce à laquelle il s’assure une indépendance financière.
En 1799 il est diplômé et décide de s’installer à Londres pour exercer son métier de médecin.
Travaux scientifiques
Fentes de Young
A côté de son travail dans la médecine Thomas Young n’a eu de cesse de cultiver sa passion pour la physique et les mathématiques, et il a principalement éclairé le domaine de l’optique.
La vision a toujours intrigué les scientifiques des différentes époques, notamment la formation des images dans l’œil. Plusieurs savants se sont posé la question et ont essayé d’y apporter une réponse.
Résumons d’abord rapidement et dans les grandes lignes l’évolution de l’étude de la vision.
En 1020 le savant persan Ibn al-Haytham a stipulé que la vision est la conséquence de la captation des rayons de lumière émis par les objets.
En 1604 Johannes Kepler décrit plus précisément comment ces images se forment sur la rétine.
En 1678 Christiaan Huygens aborde une nouvelle approche ondulatoire.
En 1704, Isaac Newton propose également une explication au phénomène par la théorie corpusculaire qui explique les phénomènes optiques encore brumeux jusqu’alors. Il stipule que la lumière est faite de corpuscules, de petites parties de matière.
En 1800, Thomas Young présente à la Royal Society son œuvre Son et Lumière dans laquelle il relève les points faibles de la théorie de Isaac Newton.
En 1801 il est le premier à mettre au jour l’astigmatisme. Cette même année il propose également une hypothèse de la perception des couleurs, qu’elle est due à la présence de récepteurs situés sur la rétine qui réagissent en fonction des couleurs.
En 1801 il fait l’expérience de passer de la lumière d’une seule source au travers de deux petites fentes parallèles et projette ce faisceau sur un écran. Il observe alors sur l’écran une alternation de bandes éclairées et non éclairées. C’est grâce à cette observation qu’il va en déduire le caractère ondulatoire de la lumière. C’est dans son œuvre Sur la théorie de la lumière et des couleurs en 1801 qu’il met au jour la théorie ondulatoire de la lumière. Il établit plusieurs propositions dans son ouvrage dont la huitième décrit le phénomène d’interférences : « When two undulations, from different origins, coïncide either perfectly or very nearly in direction, their joint effect is a combination of the motions belonging to each », qui en français, se résume à : « quand deux ondulations issues d’origines différentes coïncident parfaitement ou presque parfaitement en direction, leur effet commun est une combinaison des mouvements de chacune ». Il expérimente également le phénomène d’interférences constructives (le résultat de la coïncidence de deux ondes de même fréquence est plus fort) et destructives (le résultat est beaucoup plus faible voire nul si les deux ondulations présentent un écart d’une demi-ondulation). C’est également dans cet ouvrage qu’il décrit l’expérience dites des fentes d’Young, dans laquelle il a mis en évidence ces interférences.
Expérience des fentes de Young
Module de Young
On connaît également le nom de Young par le « module de Young ». Le module de Young est une constante qui relie la contrainte de traction/compression d’un matériau à sa déformation, notée E.
Thomas Young avait réalisé une expérience de traction d’un matériau. Il a remarqué que le rapport entre cette contrainte de traction (ou compression) et la déformation engendrée est constant tant que la limite d’élasticité du matériau n’est pas dépassée et tant que la déformation n’est pas trop élevée. Thomas Young a découvert cette particularité et c’est ainsi que l’on appelle communément cette constante le « module de Young ». Aujourd’hui elle est de plus en plus utilisée en tant que « module d’élasticité », mais le terme de « module de Young » reste utilisé. Le module de Young a été instauré par Young mais la loi d’élasticité mathématique qui en résulte est appelée Loi de Hooke, car en 1676, soit près d’un siècle en arrière, Robert Hooke avait étudié cette relation entre la contrainte appliquée et la déformation. Il avait identifié qu’une relation liait les deux, mais c’est Thomas Young qui a découvert que le coefficient qui les lie est constant.
Égyptologie
En plus de sa passion et sa curiosité pour les sciences physiques, son étude des langues lorsqu’il était jeune l’a conduit à s’intéresser aux hiéroglyphes. Même s’il est aujourd’hui essentiellement connu en tant que physicien, il a été un égyptologue important à son époque.
Replaçons le contexte. Napoléon Bonaparte lance une expédition en Égypte de 1798 à 1799. Lors de cette expédition des soldats français découvrent à Rosette, une ville portuaire située dans le delta du Nil, une pierre gravée de plusieurs textes anciens. Elle est appelée communément « pierre de Rosette » car c’est là qu’elle a été découverte. La pierre a été ramenée par Napoléon mais les Anglais ont intercepté le navire qui la transportait et l’ont emmenée à Londres.
La pierre de Rosette, découverte en 1799
En 1814 un des amis de Thomas Young lui porte un papyrus démotique (le démotique est un type d’écriture égyptien). Thomas est intéressé et travaille à traduire ce texte ainsi que celui de la fameuse pierre de Rosette qui a été ramenée d’Égypte.
Thomas parvient à découvrir certains éléments sur l’écriture démotique, par exemple il découvrit que le nom des rois et des dieux égyptiens sont marqués par des cartouches, des cercles entourant les hiéroglyphes servant à protéger ces noms.
Thomas parvient à déchiffrer le texte démotique de la pierre de Rosette et fait d’énormes progrès dans la traduction de l’écriture démotique. Par la suite il poursuit ses travaux et en 1823 publie un Compte-rendu des récentes découvertes sur l’écriture hiéroglyphique et l’Antiquité égyptienne.
De nos jours lorsqu’on pense à la personne qui a déchiffré les hiéroglyphes, on pense d’abord à Jean-François Champollion, qui lui est parvenu à déchiffrer le système hiéroglyphique et a réussi à déchiffrer les noms de Ramsès et Cléopâtre par exemple en 1822. A cette époque les Britanniques défendaient Thomas Young comme déchiffreur des hiéroglyphes et les Français soutenaient Jean-François Champollion. En réalité les deux égyptologues ont contribué à la traduction des écritures hiéroglyphiques mais Jean-François Champollion reste celui qui y a le plus contribué.
Bibliographie
https://journals.openedition.org/bibnum/785
https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/Biographies/Young_Thomas/
https://fr.wikipedia.org/wiki/Thomas_Young
https://fr.wikipedia.org/wiki/Module_de_Young
https://www.herodote.net/27_septembre_1822-evenement-18220927.php
Source des images :
https://commons.wikimedia.org/wiki/Main_Page
Rédigé par Alexandre TRANNOY, élève ingénieur à Polytech Annecy-Chambéry