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Friday, January 1, 2021

A boundless mind

The life of the polymath Thomas Young reminds us of the staggering potential of the human intellect.


Portrait of Thomas Young by Henry Briggs, after an original painted by Sir Thomas Lawrence c. 1822 (Wikimedia Commons).

THOMAS YOUNG (1773–1829) is mainly remembered today as the scientist who, in the early nineteenth century, demonstrated that light behaves as a wave, using his celebrated ‘double slit’ experiment. Significant as this discovery was, however, remembering Young for it alone is but an extremely poor recognition of his achievements. By the time he died at nearly fifty-six years of age, Young had not only proved that light is a wave, but, among other things, he had also demonstrated how the eye focuses on objects, discovering at the same time the phenomenon of astigmatism; he had advanced the three-colour theory of human vision, which was confirmed experimentally in the mid-twentieth century; he had invented ‘Young’s modulus’, an important measure of the elasticity of materials; and he had made foundational contributions to the decipherment of Egyptian hieroglyphs, in addition to deciphering another ancient Egyptian writing system, the demotic script. Besides these major accomplishments in physics, physiology, engineering and Egyptology, Young was also an experienced physician, a distinguished linguist and antiquarian, and a scholarly authority on an astonishingly wide variety of subjects, from astronomy and calculus to carpentry and life insurance. Rather than approaching all these subjects as a mere diversion, Young mastered and made original contributions to each of them. The extraordinary breadth of his knowledge was arguably on par with that of Leonardo Da Vinci; and it is fair to say, indeed, that Thomas Young might have been the world’s last ‘Renaissance man’.

As the writer Andrew Robinson explains in his superb biography of Young, The Last Man Who Knew Everything, Young not only enjoyed a magnificent intellect, but also possessed the attributes which we now associate with the notion of a ‘good scientist’. In doing his scientific and scholarly work, he did not aspire mainly to fame, wealth or social recognition, but rather to the pure satisfaction that accompanies the pursuit of knowledge. In fact, having been trained as a physician, Young published many of his non-medical works anonymously, in the fear that his extraordinarily broad interests might dissuade patients from attending his medical practice, opting to consult more ‘centred’ doctors instead. Moreover, his knowledge of science and his awareness of the flaws of nineteenth-century medicine precluded him from adopting the air of overconfident authority which was expected of physicians, ironically giving the impression that he lacked in expertise. Young was fanatically committed to truthfulness and transparency in his research, and was swift to acknowledge and praise the work of his colleagues and predecessors in every field he studied. Notably, he also was, in both his professional and his personal life, a distinctly modest and self-deprecating man, attaching plenty of significance to the role of chance in his career. In a letter to his lifelong friend, the antiquary and politician Hudson Gurney, he wrote: “It is well for me that I have not to live over again; I doubt if I should make so good a use of my time as mere accident has compelled me to do”. In Robinson’s words, “Young was keen on the idea that what one man had done, another man could also do; he had only a small belief in individual genius”.

Born in 1773 into a large Quaker family in Somerset, England, Young soon gave early evidence of his intellectual voracity: he could read fluently by the age of two, and before he was four he had already read the Bible twice. As a schoolboy, he learned Greek, Latin, French and Italian, and he independently went on to tackle Hebrew, Arabic, Persian, Chaldee, Syriac and Samaritan, developing a familiarity with languages that would prove invaluable in his adult research. With the assistance of some neighbours and family acquaintances who were appreciative of his precociousness, he also built telescopes and microscopes and conducted chemical experiments. Even at this early age, Young had a clear ambition of mastering as many areas of knowledge as he could reach; and, even more remarkably, such curiosity and determination would not abandon him until his dying day. As the majority of child prodigies, he acquired most of his knowledge directly from books: in a letter to his brother, he remarked that “Masters and mistresses are very necessary to compensate for want of inclination and exertion: but whoever would arrive at excellence must be self-taught”. Perhaps one of his most impressive feats as a boy, besides his study of dozens of languages, is the fact that, by the age of seventeen, he had studied Newton’s great scientific treatises, the Principia and the Opticks, in full depth — and there is evidence that he was able to follow their advanced mathematics. This showcases the extreme versatility of mind that would characterise the adult Young; as the writer Isaac Asimov noted, “He was the best kind of infant prodigy, the kind that matures into an adult prodigy”.

At the age of nineteen, Young moved to London in order to being his medical training at one of the city’s private anatomy schools. There, after a dissection of an ox’s eye, he became interested in the process by which the eye focuses on objects located at different distances, known as accommodation. He read all the previous literature on the subject, including the theories of Johannes Kepler and René Descartes. The former had proposed that accommodation is effected by the movement of the crystalline lens (the lens found inside the eye) back and forth along the horizontal axis of the eye, just like the lens of a camera. Descartes, in contrast, had argued that the crystalline lens is fixed, and that accommodation occurs not through its movement, but through a change in its shape. Young’s examination of the ox’s eye led him to conclude that Descartes’s theory was correct, and that the crystalline lens was able to alter its own curvature because it was muscular. This work soon led to Young’s first scientific publication, a paper titled ‘Observations on Vision’, which was read to the Royal Society of London by his great-uncle, the physician Richard Brocklesby, and published in the society’s Philosophical Transactions when Young was still nineteen years old. Today, we know that Young was right in concluding that accommodation occurs through a change in the curvature of the crystalline lens; but the latter is not, in fact, muscular, as he then claimed, being instead surrounded by a set of radial muscles which effect the deformation.



Diagram of the parts of an ox’s eye from Young’s first article (Young, 1793).

The following year, Young was elected a fellow of the Royal Society, one of the highest scientific honours in Britain. Although his work on vision was certainly extraordinary for someone his age, it should be borne in mind that the standards for admission into the society were less strict at the time. As Robinson notes, “It is inconceivable today that even a young man as gifted as Young could be elected a fellow of the Royal Society on the evidence of one scientific publication”. Despite his appreciation of this honour, Young’s lifelong shunning of official titles is patent in the letter where he informs his mother of his election: “I hope I am not thoughtless enough to be dazzled with empty titles which are often conferred on weak heads and on corrupted hearts”.


At the turn of the nineteenth century, university degrees were increasingly important for trained physicians to distinguish themselves from quacks and charlatans, which were not in short supply in London. Hence, in spite of having no special interest in attending university, Young went on to study medicine at the universities of Edinburgh, Göttingen and Cambridge. Driven by his multifarious interests, however, he also took the opportunity to improve his knowledge and skills in plenty of domains other than medicine; writing from Edinburgh to his mother, he made clear that he “by no means wish to confine the cultivation of my mind to what is absolutely necessary for a trading physician”. While in Edinburgh and Göttingen, Young made the acquaintance of classical scholars and took lessons in music, drawing, dancing, flute playing and horsemanship. In 1796, after a total of four years of training, he defended his thesis in Göttingen and became a doctor of medicine. Nevertheless, upon his return to England he discovered that he did not yet qualify to be a licentiate of the Royal College of Physicians, which now asked candidates to have studied for at least two years at the same university. Since Young had not spent enough time in either Edinburgh or Göttingen, he was forced to return to university for another two years. He chose to pursue the degree of bachelor of medicine at Emmanuel College, Cambridge. As he considered the ancient university to offer him little in terms of medical training which he had not already acquired, he spent most of his time reading, writing and carrying out experiments in his college rooms, as well as making the acquaintance of a variety of scholars from across the university. He certainly did not go unnoticed in Emmanuel College, although few fellows were pleased to meet a student who was able to challenge their knowledge of their own disciplines.

Young returned to London in 1800; now finally able to practice medicine, he opened a private practice and started to look for a consultant position at a hospital. Crucially, he had received a considerable inheritance after the death of his great-uncle in 1797, which alleviated his financial dependence on patients, thus allowing him to extend his earlier research on vision. In a lengthy paper titled ‘On the Mechanism of the Eye’, read to the Royal Society in 1800, Young conclusively established how the eye focuses, and also diagnosed and measured astigmatism for the first time — in his own eyes. To achieve this, he first improved an existing instrument for measuring the focal distance of an eye, known as an optometer. He then performed an extremely ingenious — and sometimes disturbing — series of experiments to ascertain whether the eye alters its length or its curvature during accommodation. To discover if his eye’s length changed, he inserted the ring of a metal key into his eye socket, and fixed it against the back of his eye: “The key was forced in as far as the sensibility of the integuments would admit, and was wedged, by a moderate pressure, between the eye and the bone”. In this position, the pressure of the key against his retina caused him to see a bright spot, or ‘phantom’; even a slight change in the eye’s length, he argued, would modify the pressure against the key, and hence the size of this phantom. In this way, he showed that the eye does not alter its length when focusing on objects at different distances. To see whether the eye changed its curvature, he closely examined the shape of a candle’s reflection on another person’s cornea, concluding that the eye’s curvature was also unaltered during accommodation. Finally, to verify that it was the shape of the crystalline lens itself that mattered, Young used his optometer to test the power of accommodation of five people whose crystalline lens had been removed as a treatment for cataracts. This showed that “in an eye deprived of the crystalline lens, the actual focal distance is totally unchangeable”: people without a crystalline lens could not focus their eyes on objects, and needed to use a series of spectacles for looking at objects at different distances. Nevertheless, Young was careful not to reiterate his earlier hypothesis that the lens itself was muscular, of which he was no longer convinced. In fact, the ciliary muscles that cause the crystalline lens to change its curvature would not be discovered for several decades.



Illustration from Young’s second paper on vision, presenting different images as perceived by the author himself during his experiments (Young, 1800).

In addition to his experiments on the eye, Young immersed himself in an investigation of the nature of light, which would lead to his defence of the wave theory of light in two papers read to the Royal Society in 1801 and 1803. In the early nineteenth century, the leading theory of light was still Newton’s ‘corpuscular’ theory, which proposed light to be a stream of particles that move in straight lines through empty space. Competing against this was the ‘undulatory’ or wave theory of the astronomer Christiaan Huygens, according to which light was a wave that spread through an invisible medium known as the ether. Both theories were equally capable of explaining the reflection of light on surfaces; the corpuscular theory, however, was more successful at explaining the rectilinear propagation of light, while the wave theory was better suited to explain refraction (the bending of light rays when passing from one medium to another).

Young’s means for conclusively demonstrating that light behaves as a wave was a phenomenon known as interference. This is easiest to picture using the example of waves in water: if two stones are dropped simultaneously on a quiet pond, they produce two sets of waves on the pond’s surface, which cross each other as they spread. At the points where the crests (or the throughs) of two waves coincide, their effects reinforce each other to produce a higher crest (or a lower trough); while at the points where the crest of one wave coincides with the trough of another, their effects cancel each other and the surface remains level. These two types of interaction are called constructive and destructive interference. Young realised that, if light were a wave, the interference between two light rays would produce an alternating pattern of light and darkness. Such a phenomenon, where light added to light can result in shadow, would be impossible to explain for the corpuscular theory. In a bold leap of intuition, Young went on to propose that the colours of light correspond to waves of different frequency (or wavelength); this immediately allowed his principle of interference to explain the puzzling iridescent colours emitted by certain objects, such as soap films and some insects’ wings. In his 1803 paper, Young presented an experiment where he directed a beam of light through a small aperture, and then split it into two beams using the edge of a card. Although this was not yet his celebrated double-slit experiment, it showed that the interference between the light rays passing through each side of the card gave rise to parallel fringes of light and shadow on a screen. Due to the enormous weight of Newton’s theory, however, few people accepted Young’s conclusions in 1803. Despite this, he was confident of his work; in a letter to a friend, he wrote: “The theory of light and colours, though it did not occupy a large portion of time, I conceive to be of more importance than all that I have ever done, or ever shall do besides”. Indeed, his demonstration that light behaves as a wave is considered to be his most significant contribution to science.


Diagram illustrating the interference between two sets of waves in water, produced using a device of Young’s invention known as a ripple tank (Young, 1807).

Young’s adherence to the wave theory of light, in turn, led to his second major contribution to the understanding of vision: his theory of three-colour vision, advanced in his 1801 paper. In this case, his proposition was closer to a powerful intuition than to a formal theory. It had by then become established that the palette of colours in light was derived from a small number of so-called primary colours, possibly three or five. Young’s breakthrough, derived from his association of colour with wavelength, was to imagine that the brain could perceive light using three distinct types of ‘receptors’ in the retina: one receptor for red light, corresponding to a long wavelength, another for yellow light, with a middle wavelength, and a third for blue light, with a short wavelength. Intermediate colours (with intermediate wavelengths), such as green, would stimulate two types of receptors to a similar degree, resulting in a composite signal which the brain would interpret as green. In this way, Young implicitly advanced the first theory of vision which suggested that the brain not only receives information, but also processes it in order to generate the sensations that we perceive. This idea is one of the cornerstones of modern neurology, proving just how far ahead of his time Young’s intellect was. In fact, Young’s three-colour theory remained entirely forgotten until the 1850s, when it was rediscovered by the physiologist and physicist Hermann Helmholtz, who developed it into a full-fledged theory that would later be extended by the physicist James Clerk Maxwell. It was only in 1959 that two groups of scientists in the United States experimentally demonstrated that colour is perceived through three kinds of receptors which cover the retina. Notably, Young even went as far as to suggest, correctly, that colour blindness is caused by the dysfunction of one of the three types of receptor.

In the period between 1801 and 1803, Young not only worked as a physician and investigated light and vision, but he was also a public lecturer at the Royal Institution of London, where he was appointed professor of natural philosophy in 1801. In fact, this period was possibly the most strenuous in Young’s life: in 1802, he wrote to a friend that “an immediate repetition of the labour and anxiety that I have undergone for the past twelve months would at least make me an invalid for life”. The Royal Institution, founded in 1799 to promote the application of science to society, already had a tradition of holding public lectures on scientific subjects, which included live demonstrations of phenomena like chemical reactions, electricity and magnetism. Young accepted to deliver a course of lectures which would cover virtually all of the physical sciences, and on whose preparation he toiled feverishly for the best part of a year. Over 1802–03, he delivered more than a hundred lectures at the Royal Institution; one of his particular ambitions in doing so was to educate interested people who had no access to education, including women. As he later observed in the introduction to the written version of his lectures, “the Royal Institution may in some degree supply the place of a subordinate university, to those whose sex or situation in life has denied them the advantage of an academical education in the national seminaries of learning”. According to contemporary accounts, however, Young’s facility as a writer did not translate into an engaging style of lecturing, and he did not distinguish himself in this role, especially when compared to eminent Royal Institution lecturers like Michael Faraday and Sir Humphry Davy.

Young’s lectures were published in 1807, as an imposing two-volume book titled A Course of Lectures on Natural Philosophy and the Mechanical Arts. In terms of its scope, depth and degree of original insight, this work remains unsurpassed by any other general lecture course written by a single author. Remarkably, the Lectures included not only Young’s lectures from 1802–03, but also a magnificent historical catalogue listing some twenty thousand scientific works in a wide variety of languages, and spanning everything from ancient Greece to his own time. As Robinson rightly states in his biography, “Only Young, among the scientists of his day, would have had the command of foreign languages, combined with the range, judgement and industry to compile such a monumental bibliography”. Ironically, although Young was more than satisfied with the book, his publisher went bankrupt shortly after its publication, leaving him no reward for such a colossal amount of work.


The contents of the Lectures include only too many examples of its author’s tremendous intuition and foresight. First of all, the book contains a description of the experiment for which Young is best remembered today, the double-slit experiment that confirmed the wave theory of light. Here, instead of using the edge of a card (as in his 1803 paper), he cut two narrow slits on a piece of card, which he used to split a beam of light into two beams and observe the fringes of light and darkness produced by their interference. In addition to this, the book includes the first recorded use of the word ‘energy’ in its modern scientific sense (a measure of a system’s capacity to perform work), the first experimental estimate of a molecule’s diameter (whose prescience is underscored by the fact that the existence of atoms and molecules was rejected by most physicists at the time), and an early proposal of the modern notion that different forms of radiation belong to a single spectrum of wavelength, ranging from ultraviolet light on one end, through the colours of visible light, to infrared light (which, moreover, he correctly linked to heat) on the other end. Thus the Lectures, which constitute Young’s greatest written work, evidence that the claim that he was well ahead of his time is no exaggeration.

A selection of figures from Young’s Lectures, including illustrations of the double-slit experiment (top left) and a colour palette (top right) (Young, 1807).

Notwithstanding his trailblazing work in physics and physiology, and the monumental achievement of his Lectures, Young, who was barely thirty years old, was well aware that he still needed to secure a reputation as a practicing physician in order to procure a stable income for him and his wife Eliza, whom he had married in 1804. He tried to attain this by further feats of scholarship: in 1813 and 1815 he published two exhaustive medical volumes, An Introduction to Medical Literature and A Practical and Historical Treatise on Consumptive Diseases. Just as he had done for science, he not only condensed contemporary medical knowledge, but also catalogued the literature of the previous two thousand years. Nevertheless, instead of granting him reputation as a respectable physician, these two books promoted an undesirable image of Young as a ‘cold man of science’, and antagonised his colleagues by offering too clear a view of the abundant flaws and failures of nineteenth-century medicine. The disappointment caused by the reception of his books was probably the main factor which gradually pushed him away from his ambition to become a leading physician, leaving increasing room for his vast array of more absorbing interests.

One such interest was the quest to decipher the writings of ancient Egypt, in which Young would be involved from 1814 onwards. The main driver of the decipherment effort was the legendary Rosetta Stone, discovered by Napoleon’s army in Egypt in 1799. The crucial feature of the Rosetta Stone is that it carries an inscription in three different scripts: Egyptian hieroglyphs, a second Egyptian script known as demotic, and ancient Greek. The Greek inscription was soon translated, revealing that the other two inscriptions contained the same text; this meant that it might be possible to identify equivalent words in Greek and Egyptian, and employ them to crack the hieroglyphic and demotic scripts. Given his vast experience with languages modern and ancient, Young was excellently equipped for this task. By studying the inscriptions in the Rosetta Stone, besides tirelessly copying and comparing hieroglyphic and demotic inscriptions from a myriad of other sources, he was able to notice subtle similarities and patterns which had been overlooked by other scholars. In particular, Young was the first to notice parallels between some hieroglyphic signs and their equivalent demotic characters, and he went on to show that the two scripts were not unrelated, with demotic being actually derived from hieroglyphic. From this insight, he realised that the demotic script comprised “imitations of the hieroglyphics … mixed with letters of the alphabet”; it was, in other words, a mixture of symbolic characters representing concepts, and phonetic characters representing sounds.

In 1819, Young published a historic article titled ‘Egypt’ in the Encyclopaedia Britannica, which contained the first systematic attempt at deciphering ancient Egyptian writings. In over thirty thousand words, the article presented Young’s results since he began studying the scripts in 1814, including a dictionary with proposed translations for more than four hundred hieroglyphic and demotic words, as well as a tentative ‘alphabet’ for the demotic script. These unprecedented advances were made possible by an earlier suggestion that non-Egyptian names in the inscriptions might be spelled phonetically, in both the demotic and hieroglyphic scripts. Young proved that this was the case by translating the hieroglyphic inscriptions for the names of King Ptolemy and Queen Berenice (though not all his phonetic guesses were correct). Most notably, this article was published anonymously, as Young had by then started to conceal his non-medical research to avoid damaging his reputation as a physician. And, despite having been the indisputable leader of the decipherment effort until then, his endeavour to remain anonymous would prove more harmful than beneficial once the French Egyptologist Jean-François Champollion came onto the scene in 1821.

A letter written by Young in 1818, where he advances meanings for certain groups of hieroglyphs (including the names of Ptolemy and Berenice), most of which were correct (The British Museum).

Champollion and Young were bound to become rivals. For a start, they had opposite personalities: Champollion, who is now considered the father of Egyptology, was passionately devoted to the civilisation of ancient Egypt, and had long wished to visit the Mediterranean country and explore its monumental ruins. His temper, moreover, matched his zeal: he was prone to displays of extreme emotions, and harboured a burning desire for the glory of deciphering the hieroglyphs. Young could hardly have been more different: an incorrigible polymath, his interest in the scripts of ancient Egypt never extended beyond the itch to crack a philological puzzle; he had a calm and candid disposition and, according to his friend Gurney, he “could not bear, in the most common conversation, the slightest degree of exaggeration”. Significantly, it was Young’s own self-deprecation and his anonymity as a researcher which enabled Champollion to claim the sole credit for the decipherment of the hieroglyphs, despite the plain fact that his technique was built upon Young’s earlier findings and his tentative Egyptian dictionary. In fact, a former teacher of Champollion, Sylvestre de Sacy, warned Young as early as 1815 that he should be careful in sharing his discoveries with the French scholar, for “he may hereafter make pretension to the priority”.

Just how much Champollion benefitted from Young’s work can be appreciated by examining his major publications. The first of these appeared in 1821, while he was still oblivious of Young’s 1819 article. Two facts about this publication are very notable: first, Champollion put forward the seriously mistaken notion that the demotic script was composed entirely of conceptual symbols (while Young had already shown that it included phonetic symbols as well); second, once he had come across Young’s article in Paris, it seems that Champollion made a herculean effort to withdraw every single copy of his own article, and was careful not to refer to it in his subsequent publications of 1822 and 1824. Most tellingly, he also avoided any mention of Young’s previous identification of the meanings of many hieroglyphs, including his partly correct deciphering of the names of King Ptolemy and Queen Berenice, as well as other crucial findings, such as the use of certain symbols to indicate female names. When making use of these previous discoveries in his research, Champollion simply referred to them as part of his deductive process, thus implying that they were either well-known facts or his own findings. In reality, the insights gathered by other scholars served him as an essential stepping stone that allowed him to finally decipher the entire hieroglyphic script; what is most disturbing is not the fact that he built on these earlier results — which is a natural part of research — but rather that he adamantly refused to concede any recognition to their original authors. An understandably irritated Young was swift to point out that Champollion had attained his goal “not by any means as superseding my system, but as fully confirming and extending it”. Their irksome dispute notwithstanding, Young never failed to laud Champollion’s crucial contributions to the decipherment; he simply wanted his own contributions recognised. With the benefit of hindsight, it is clear that Champollion was doing himself no favour by insisting on claiming all the credit for the decipherment of the hieroglyphs: the breakthroughs that he achieved in 1822–24, his pioneering explorations of Egyptian ruins and monuments, and his publication of the definitive statement of the decipherment, would undoubtedly have sufficed to secure his legacy as the founder of Egyptology. Instead, Champollion’s egotism became an indelible stain on his reputation; brilliant and industrious as he was, he is also remembered as an arrogant and somewhat dishonest scholar.

Despite the manner in which Champollion had overtaken him and seized the hieroglyphic laurels, Young did not cease to work on the writings of ancient Egypt; after all, the demotic script remained undeciphered, and he now seemed to be in a position to crack it. This was largely due to a providentially helpful papyrus which he encountered in 1822, containing a Greek translation of a demotic text that Young had already spent much time trying to decipher. Thus he expressed his exhilaration at the sheer improbability of this event: “a most extraordinary chance had brought into my possession a document which was not very likely, in the first place, ever to have existed, still less to have been preserved uninjured, for my information, through a period of near two thousand years: but that this very extraordinary translation should have been brought safely to Europe, to England, and to me, at the very moment when it was most of all desirable to me to possess it…”. Notably, Champollion himself, possibly more relaxed after having become a prestigious curator at the Louvre Museum in 1826, offered Young the use of his private notes on the demotic script. With these new resources in hand, Young finally completed the decipherment, becoming the first person to read a demotic text in more than a thousand years. From that moment until his death, he continued to work on what would be his final opus, Rudiments of an Egyptian Dictionary in the Ancient Enchorial Character, published posthumously in 1831.

Three pages from Young’s Rudiments of an Egyptian Dictionary, presenting the meanings of groups of demotic characters (Young, 1831).

It would be easy to believe that the study of Egyptian writing systems, combined with his medical obligations, absorbed all of Young’s time after 1814; but nothing could be farther from the truth. In fact, his polymathic tendencies became even more evident during this period. To begin with, between 1816 and 1825 Young contributed a total of 63 articles to the Encyclopaedia Britannica, writing on an astonishing variety of topics including languages, ocean tides, hydraulics, bridges, Egypt, carpentry, road-making, steam engines and integrals. Some of these articles went beyond mere reviews of existing knowledge, presenting some notable original insights. In addition to the pioneering work on the hieroglyphs in his article on Egypt, Young’s article on languages is particularly noteworthy. In its thirty-three thousand words, he applied his philological knowledge to examine and compare some four hundred ancient and modern languages from across the globe, and classified them into families on the basis of their degree of similarity. In this analysis, he coined the now-popular term ‘Indo-European’ for the family of languages comprising most of the Indian, West Asiatic and European tongues. Young, however, made anonymity a condition of his contributions to the Encyclopaedia; he would not agree to attach his name to his writings until 1823, by which time he had abandoned his ambition of becoming a leading physician.

One factor, besides the underwhelming reception of his books, which prompted Young to gradually steer away from his medical aspirations, was the increasing financial security brought by the multiple government-funded positions that he fulfilled from 1811 onwards. The bodies in which he was asked to serve included a Royal Navy committee to evaluate the adoption of an improved method for the construction of ships; a Royal Society committee requested by the government to assess the safety of introducing coal gas in London; a government commission for comparing the French and English unit systems, and considering the adoption of a more consistent system throughout the British Empire; and the government’s Board of Longitude, which was in charge of a scheme of prizes for solutions to the problem of determining longitude at sea. Notably, in 1820 Young used the influence of his position at the Board to convince the government to establish a major astronomical observatory at the Cape of Good Hope in South Africa. It was because of this array of services to his country that he felt confident enough to write, with distinctive wittiness: “But I do not owe the public much, and I suppose I shall never be paid much of what the public owes me”. And even all this does not capture the entirety of Young’s activities during the 1820s: he also published technical papers on such disparate subjects as the shape and density of the Earth and the theory of life insurance; and he was hired as ‘inspector of calculations’ and physician to a newly founded life insurance company — a position so well paid that he asked for his salary to be reduced. More remarkably, Young was also considered as a candidate for the presidency of the Royal Society (which he had served as foreign secretary since 1804), and had he been interested in the position — or “if I were foolish enough to wish for the office” — he would certainly have been elected.

After an adult life of notable good health, in 1828 Young felt an unaccountable fatigue while visiting Geneva. Early in the following year, he started suffering apparent attacks of asthma, and developed progressive difficulty to breathe and weakness. Even when confined to bed, he nonetheless continued to work on the final proofs of his Rudiments of an Egyptian Dictionary, up to the point where he had to resort to a pencil for being too weak to hold a pen. According to George Peacock, a contemporary biographer of Young, when a friend advised the dying man not to fatigue himself with this work, “he replied that it was no fatigue, but a great amusement to him”. He had almost finished correcting the proofs of his book when he passed away on 10 May 1829, just a month short of his fifty-sixth birthday. An autopsy of his body revealed ‘ossification of the aorta’, today known as advanced atherosclerosis: his aorta had become calcified, hard and narrow, which in the end probably caused progressive kidney failure and pulmonary edema. Why Young suffered from such an advanced form of this disease in his middle age remains a mystery.

Young’s death attracted very little public response. Eulogies were read at the Royal Society and the National Institute of France (which in 1827 had elected Young as foreign associate, an extremely prestigious honour), and a terse note reporting his death was published in the medical journal The Lancet. It was only thanks to the campaigning of Young’s widow Eliza, and his lifelong friend Hudson Gurney, that a memorial plaque was eventually installed in London’s Westminster Abbey, granting Young an immortal place among some of the greatest scientists and artists in British history. Eliza Young is also to be thanked for convincing Peacock to tackle the daunting task of writing a biography of her late husband.

With an unparalleled range of serious academic interests and original contributions to science and scholarship, there can be no doubt that Young was the greatest polymath of his time, even by admission of many of his own contemporaries. It is truly difficult even to grasp how much knowledge he acquired over his five decades of life. Had Nobel prizes existed in the nineteenth century, Young would probably have been awarded one in physics for his demonstration of the wave theory of light, and possibly a second one in physiology for his work on human vision. History, however, is notoriously unsympathetic to polymaths, and Young is often summarised simply as a ‘physician and physicist’ — or even just one of the two. His lifelong attitude toward science is perhaps best expressed in a letter to his friend Gurney: “Scientific investigations are a sort of warfare, carried on in the closet or on the couch against all one’s contemporaries and predecessors; I have often gained a signal victory when I have been half asleep, but more frequently found, on being thoroughly awake, that the enemy had still the advantage of me when I thought I had him fast in a corner — and all this, you see, keeps one alive”.

Just as extraordinary as his intellectual motivation is the fact that Young, unlike some of the greatest scientists of the last three centuries, was a sociable and sensitive individual, with a genuine interest in the arts and a distinct fondness of human company. Robinson sums him up as “a lively, occasionally caustic, letter writer, a fair conversationalist, a knowledgeable musician, a respectable dancer, a tolerable versifier, an accomplished horseman and gymnast, and, throughout his life, a participant in the leading society of London”. At the same time, Young was deeply private about his personal life; almost nothing is known about his wife Eliza, for instance, although their marriage is reported to have been a happy one. Eliza was probably a major reason why Young did not become embittered by the many disappointments, offences, disputes and rejections which marked his professional life.

Given the gradual professionalisation and specialisation of every branch of science over the last two hundred years, it is unlikely that we shall see the like of Thomas Young again. His life, however, remains an awe-inspiring testament to the unbounded potential of the human mind, and a prime example of the original meaning of the word ‘philosopher’. For it was his sheer love of knowledge, his unremitting longing to understand the world, which above all defined him, and ‘kept him alive’.



References
Robinson, A. The Last Man Who Knew Everything. Pi Press/Oneworld Publications, 2006.
Peacock, G. Life of Thomas Young: M.D., F.R.S., &c. John Murray, 1855.
Young, T. Observations on Vision. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 1793.
Young, T. On the Mechanism of the Eye. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 1800.
Young, T. A Course of Lectures on Natural Philosophy and the Mechanical Arts. Joseph Johnson, 1807.
Young, T. Rudiments of an Egyptian Dictionary in the Ancient Enchorial Character. J. and A. Arch, 1831.

Una mente sin límites

La vida del polímata Thomas Young nos recuerda el asombroso potencial del intelecto humano.


Retrato de Thomas Young por Henry Briggs, copia de un original pintado por Sir Thomas Lawrence c. 1822 (Wikimedia Commons).

THOMAS YOUNG (1773–1829) es recordado principalmente como el científico que, a principios del siglo XIX, demostró que la luz se comporta como una onda, utilizando su famoso experimento de la ‘doble rendija’. Pese a lo significativo de este descubrimiento, recordar a Young sólo por él es un reconocimiento extremadamente pobre de sus logros. Para cuando murió, a los casi cincuenta y seis años de edad, Young no sólo había demostrado que la luz es una onda, sino que también, entre otras cosas, había demostrado cómo el ojo enfoca los objetos, descubriendo al mismo tiempo el fenómeno de astigmatismo; había propuesto la teoría tricolor de la visión, que fue confirmada experimentalmente a mediados del siglo XX; había inventado el “módulo de Young”, una importante medida de la elasticidad de los materiales; y había hecho contribuciones fundamentales al desciframiento de los jeroglíficos egipcios, y descifrado otro sistema de escritura egipcia, la escritura demótica. Además de estos importantes logros en física, fisiología, ingeniería y egiptología, Young también fue un médico experimentado, un distinguido lingüista y anticuario, y una autoridad académica en una asombrosamente amplia variedad de temas, desde astronomía y cálculo hasta carpintería y seguros de vida. En lugar de abordar todas estas áreas como una mera diversión, Young dominó e hizo contribuciones originales a cada una de ellas. Podría argumentarse que la extraordinaria amplitud de sus conocimientos estaba a la par con la de Leonardo Da Vinci; y sería justo decir, de hecho, que Thomas Young quizá fue el último ‘hombre del Renacimiento’ del mundo.

Como explica el escritor Andrew Robinson en su magnífica biografía de Young, The Last Man Who Knew Everything, Young no sólo gozaba de un intelecto magnífico, sino que también poseía los atributos que hoy asociamos con la noción de un ‘buen científico’. Al realizar su labor científica y académica, no aspiraba principalmente a la fama, la riqueza o el reconocimiento social, sino más bien a la pura satisfacción que acompaña a la búsqueda del conocimiento. De hecho, después de haberse formado como médico, Young publicó muchos de sus trabajos no médicos de forma anónima, por temor a que sus intereses extraordinariamente amplios pudieran disuadir a los pacientes de acudir a su clínica, haciéndoles decantarse por médicos más ‘centrados’. Además, su conocimiento de la ciencia y su conciencia de los defectos de la medicina del siglo XIX le impidieron adoptar el aire de autoridad confiada que se esperaba de los médicos, dando irónicamente la impresión de que carecía de experiencia suficiente. Young estaba fanáticamente comprometido con la veracidad y la transparencia en sus investigaciones, reconociendo y alabando el trabajo de sus colegas y predecesores en todos los campos que estudió. También fue, tanto en su vida profesional como personal, un hombre enteramente modesto y autocrítico, que otorgaba gran importancia al papel del azar en su carrera. En una carta a su más antiguo amigo, el anticuario y político Hudson Gurney, escribió: “Es bueno que no tenga que volver a vivir mi vida, pues dudo que pudiera hacer tan buen uso de mi tiempo como el mero accidente me ha obligado a hacer”. En palabras de Robinson, “Young era partidario de la idea de que lo que un hombre había hecho, otro hombre podía hacerlo; tenía tan sólo una pequeña creencia en el genio individual”.

Nacido en 1773, en una extensa familia cuáquera de Somerset, Inglaterra, Young dio pruebas tempranas de su voracidad intelectual: era capaz de leer con fluidez a la edad de dos años, y antes de cumplir los cuatro ya había leído la Biblia dos veces. En la escuela, aprendió griego, latín, francés e italiano, y de forma independiente abordó también el hebreo, el árabe, el persa, el caldeo, el siríaco y el samaritano, desarrollando una familiaridad con los idiomas que resultaría inestimable en sus investigaciones adultas. Con la ayuda de algunos vecinos y conocidos familiares que apreciaban su precocidad, también construyó telescopios y microscopios y realizó experimentos químicos. Incluso a esta temprana edad, Young tenía la clara ambición de dominar tantas áreas de conocimiento como pudiera; y, lo que es aún más notable, tal curiosidad y determinación no lo abandonarían hasta el día de su muerte. Como la mayoría de los niños prodigio, adquirió la mayor parte de sus conocimientos directamente de los libros: en una carta a su hermano, comentó que “Los maestros y las maestras son muy necesarios para compensar la falta de inclinación y esfuerzo; pero quien quiera llegar a la excelencia debe ser autodidacta”. Quizá una de sus hazañas juveniles más impresionantes, aparte de su estudio de docenas de idiomas, sea el hecho de que, a la edad de diecisiete años, había estudiado en profundidad los grandes tratados científicos de Newton, el Principia y el Opticks; y hay pruebas de que era capaz de seguir sus avanzadas matemáticas. Esto demuestra la extrema versatilidad mental que caracterizaría al Young adulto; como señaló el escritor Isaac Asimov, “Fue el mejor tipo de niño prodigio, el que madura hasta convertirse en un adulto prodigio”.

A la edad de diecinueve años, Young se mudó a Londres para recibir su formación médica en una de las escuelas de anatomía privadas de la ciudad. Allí, tras diseccionar un ojo de buey, se interesó por el proceso mediante el cual el ojo enfoca objetos ubicados a diferentes distancias, conocido como acomodación. Leyó toda la literatura previa sobre el tema, incluidas las teorías de Johannes Kepler y René Descartes. El primero había propuesto que la acomodación ocurre a través del movimiento del cristalino (la lente situada dentro del ojo) hacia adelante y hacia atrás a lo largo del eje horizontal del ojo, al igual que la lente de una cámara. Descartes, por el contrario, había sostenido que el cristalino es fijo y que la acomodación no se produce por medio de su movimiento, sino de un cambio en su forma. El examen del ojo de buey llevó a Young a concluir que la teoría de Descartes era correcta, y que el cristalino podía alterar su propia curvatura porque era muscular. Este trabajo pronto condujo a la primera publicación científica de Young, un artículo titulado ‘Observations on Vision’, que fue presentado a la Royal Society de Londres por su tío abuelo, el médico Richard Brocklesby, y publicado en la revista de la sociedad, Philosophical Transactions, cuando Young aún tenía diecinueve años. Hoy sabemos que Young tenía razón al concluir que la acomodación ocurre a través de un cambio en la curvatura del cristalino; pero éste no es muscular, como él afirmara entonces, sino que está rodeado por un conjunto de músculos radiales que efectúan la deformación.



Diagrama de las partes de un ojo de buey, del primer artículo de Young (Young, 1793).

Al año siguiente, Young fue elegido miembro de la Royal Society, uno de los más altos honores científicos de Gran Bretaña. Aunque su trabajo sobre la visión era ciertamente extraordinario para alguien de su edad, debe tenerse en cuenta que los estándares de admisión en la sociedad eran menos estrictos que en la actualidad. Como señala Robinson, “hoy en día sería inconcebible que incluso un joven tan inteligente como Young pudiera ser elegido miembro de la Royal Society en base a una sola publicación científica”. A pesar de su aprecio de este honor, el rechazo de los títulos oficiales que Young mostraría durante toda su vida queda ya patente en la carta en que informa a su madre de su elección: “Espero no ser tan irreflexivo como para deslumbrarme con títulos vacíos que a menudo se confieren a cabezas débiles y corazones corruptos”.


A principios del siglo XIX, los títulos universitarios eran cada vez más importantes para que los médicos capacitados pudieran distinguirse de los charlatanes y estafadores, que no escaseaban en Londres. Por lo tanto, a pesar de no tener especial interés en asistir a la universidad, Young pasó a estudiar medicina en las universidades de Edimburgo, Gotinga y Cambridge. Sin embargo, impulsado por sus múltiples intereses, también aprovechó la oportunidad para ampliar sus conocimientos y habilidades en multitud de dominios además de la medicina; escribiendo desde Edimburgo a su madre, dejó en claro que “de ninguna manera deseo limitar el cultivo de mi mente a lo absolutamente necesario para un médico profesional”. Mientras estaba en Edimburgo y Gotinga, Young conoció a profesores de estudios clásicos y tomó lecciones de música, dibujo, baile, flauta y equitación. Tras un total de cuatro años de formación, en 1796 defendió su tesis en Gotinga y se convirtió en doctor en medicina. Sin embargo, a su regreso a Inglaterra descubrió que aún no estaba cualificado para ser licenciado por el Colegio Real de Médicos, que ahora exigía a los candidatos haber estudiado durante al menos dos años en la misma universidad. Como Young no había pasado suficiente tiempo en Edimburgo ni en Gotinga, se vio obligado a volver a la universidad durante otros dos años. Decidió obtener el título de licenciado en medicina en el Emmanuel College de Cambridge. Como consideraba que esta antigua universidad le ofrecía poco en términos de formación médica que no hubiera adquirido ya, pasó la mayor parte de su tiempo leyendo, escribiendo y realizando experimentos en sus habitaciones, así como conociendo a una variedad de académicos de toda la universidad. Young ciertamente no pasó desapercibido en el Emmanuel College, aunque pocos miembros se complacieron en conocer a un estudiante capaz de desafiar su conocimiento de sus propias disciplinas.

Young regresó a Londres en 1800; finalmente capaz de ejercer la medicina, abrió una clínica privada y comenzó a buscar un puesto de especialista en un hospital. Afortunadamente, había recibido una herencia considerable después de la muerte de su tío abuelo en 1797, lo que alivió su dependencia de los pacientes, permitiéndole ampliar sus investigaciones sobre la visión. En un extenso artículo titulado ‘On the Mechanism of the Eye’, presentado a la Royal Society en 1800, Young estableció de manera concluyente cómo enfoca el ojo, y también diagnosticó y midió el astigmatismo por primera vez, en sus propios ojos. Para lograr esto, primero mejoró un instrumento existente para medir la distancia focal de un ojo, conocido como optómetro. Luego realizó una serie de experimentos extremadamente ingeniosos —y en ocasiones, inquietantes— para determinar si el ojo altera su longitud o curvatura durante la acomodación. Para descubrir si la longitud de su ojo cambiaba, insertó el anillo de una llave de metal en la cuenca de su ojo y lo fijó contra la parte posterior del mismo: “La llave fue forzada hasta donde lo admitía la sensibilidad de los integumentos, y fue encajada, por una presión moderada, entre el ojo y el hueso”. En esta posición, la presión de la llave contra su retina le hizo ver un punto brillante, o ‘fantasma’; incluso un ligero cambio en la longitud del ojo, argumentó Young, modificaría la presión contra la llave y, por lo tanto, el tamaño de dicho fantasma. De esta forma, demostró que el ojo no cambia de longitud al enfocar objetos a diferentes distancias. Para ver si el ojo cambiaba de curvatura, examinó de cerca la forma del reflejo de una vela en la córnea de otra persona, concluyendo que la curvatura del ojo tampoco se altera durante la acomodación. Finalmente, para verificar que lo importante es la forma del propio cristalino, Young utilizó su optómetro para comprobar el poder de acomodación de cinco personas a quienes se les había extirpado el cristalino como tratamiento contra las cataratas. Esto reveló que “en un ojo privado del cristalino, la distancia focal real es totalmente inmutable”: las personas sin cristalino no podían enfocar sus ojos en los objetos, teniendo que usar una serie de gafas para mirar objetos a diferentes distancias. Sin embargo, Young tuvo cuidado de no reiterar su hipótesis anterior de que el cristalino en sí mismo es muscular, hipótesis de la que ya no estaba convencido. De hecho, los músculos ciliares que hacen que el cristalino cambie su curvatura no se descubrirían hasta varias décadas más tarde.



Ilustración del segundo artículo de Young sobre la visión, que presenta diferentes imágenes percibidas por el propio autor durante sus experimentos (Young, 1800).

Además de sus experimentos sobre el ojo, Young se sumergió en una investigación sobre la naturaleza de la luz, lo que le llevó a defender la teoría ondulatoria de la luz en dos artículos presentados a la Royal Society en 1801 y 1803. A principios del siglo XIX, la teoría dominante sobre la luz seguía siendo la teoría corpuscular de Newton, que proponía que la luz era una corriente de partículas que se movían en línea recta a través del vacío. Frente a esta teoría se alzaba la teoría ondulatoria del astrónomo Christiaan Huygens, según la cual la luz era una onda que se propagaba a través de un medio invisible conocido como el éter. Ambas teorías eran igualmente capaces de explicar la reflexión de la luz en superficies; la teoría corpuscular, sin embargo, tenía más éxito al explicar la propagación rectilínea de la luz, mientras que la teoría ondulatoria era más adecuada para explicar la refracción (el cambio en la dirección de los rayos de luz al pasar de un medio a otro).

Para demostrar de manera concluyente que la luz se comporta como una onda, Young empleó un fenómeno conocido como interferencia. Ésta es más fácil de explicar usando el ejemplo de ondas en el agua: si dos piedras se dejan caer simultáneamente en un estanque tranquilo, producen dos conjuntos de ondas en la superficie del estanque, que se cruzan a medida que se expanden. En los puntos donde las crestas de dos ondas coinciden, sus efectos se refuerzan entre sí para producir una cresta más alta, mientras que en los puntos donde la cresta de una onda coincide con la depresión de otra, sus efectos se anulan y la superficie permanece nivelada. Estos dos tipos de interacción se denominan interferencia constructiva y destructiva. Young se dio cuenta de que, si la luz fuera una onda, la interferencia entre dos rayos de luz produciría un patrón alterno de luz y oscuridad. Tal fenómeno, donde la luz añadida a más luz puede dar lugar a sombra, sería imposible de explicar por la teoría corpuscular. En un atrevido salto de intuición, Young también propuso que los colores de la luz corresponden a ondas de diferente frecuencia (o longitud de onda); esto permitió a su principio de interferencia explicar los desconcertantes colores iridiscentes emitidos por ciertos objetos, como las películas de jabón y las alas de algunos insectos. En su artículo de 1803, Young presentó un experimento en el que dirigió un rayo de luz a través de una pequeña abertura y luego lo dividió en dos usando el borde de una tarjeta. Aunque este no era aún su famoso experimento de doble rendija, sus resultados mostraron que la interferencia entre los rayos de luz que atravesaban cada lado de la tarjeta daba lugar a franjas paralelas de luz y sombra en una pantalla. No obstante, debido al enorme peso de la teoría corpuscular, pocos aceptaron las conclusiones de Young en 1803. A pesar de esto, él tenía confianza en su trabajo; en una carta a un amigo, escribió: “La teoría de la luz y los colores, aunque no ocupó una gran parte de mi tiempo, concibo que es de mayor importancia que todo lo demás que he hecho, o que estoy aún por hacer”. Y en efecto, su demostración de que la luz se comporta como una onda se considera su contribución más significativa a la ciencia.


Diagrama que ilustra la interferencia entre dos conjuntos de ondas en el agua, producida utilizando una invención de Young conocida como tanque de ondas (Young, 1807).

La adhesión de Young a la teoría ondulatoria de la luz, a su vez, condujo a su segunda gran contribución a la comprensión de la visión: su teoría tricolor de la visión, avanzada en su artículo de 1801. En este caso, su propuesta estaba más cerca de una potente intuición que de una teoría formal. Para entonces era aceptado que la paleta de colores de la luz se originaba a partir de un reducido número de los llamados colores primarios, posiblemente tres o cinco. El avance de Young, derivado de su asociación del color con la longitud de onda, fue imaginar que el cerebro percibe la luz utilizando tres tipos distintos de ‘receptores’ situados en la retina: un receptor para la luz roja, correspondiente a una longitud de onda larga; otro para la luz amarilla, con una longitud de onda media; y un tercero para la luz azul, con una longitud de onda corta. Los colores intermedios (con longitudes de onda intermedias), como el verde, estimularían dos tipos de receptores en un grado similar, dando como resultado una señal compuesta que el cerebro interpretaría como verde. De esta forma, Young avanzó implícitamente la primera teoría de la visión que sugería que el cerebro no sólo recibe información, sino que la procesa para generar las sensaciones que percibimos. Esta idea es una de las bases de la neurología moderna, y demuestra cuán adelantado estaba el intelecto de Young a su tiempo. De hecho, la teoría tricolor de Young permaneció completamente olvidada hasta la década de 1850, cuando fue redescubierta por el fisiólogo y físico Hermann Helmholtz, quien la desarrolló hasta convertirla en una teoría funcional que sería luego ampliada por el físico James Clerk Maxwell. Finalmente, en 1959, dos grupos de científicos estadounidenses demostraron experimentalmente que el color se percibe a través de tres tipos de receptores que cubren la retina. Cabe destacar que Young llegó incluso a sugerir, correctamente, que el daltonismo está causado por la disfunción de uno de los tres tipos de receptores.

En el período comprendido entre 1801 y 1803, Young no sólo trabajó como médico e investigó la luz y la visión, sino que también fue orador público en la Royal Institution de Londres, donde fue nombrado profesor de filosofía natural en 1801. De hecho, este periodo fue posiblemente el más agotador en la vida de Young: en 1802, escribió a un amigo que “la repetición inmediata del trabajo y la ansiedad que he sufrido durante los últimos doce meses me convertiría como mínimo en un inválido de por vida”. La Royal Institution, fundada en 1799 para promover la aplicación de la ciencia a la sociedad, tenía ya la tradición de realizar conferencias o charlas públicas sobre temas científicos, que incluían demostraciones en vivo de fenómenos como reacciones químicas, electricidad y magnetismo. Young aceptó impartir una serie de conferencias que cubriría prácticamente todas las ciencias físicas, y en cuya preparación trabajó febrilmente durante la mayor parte de un año. Durante 1802–03, impartió más de cien conferencias en la Royal Institution; una de sus ambiciones era educar a las personas interesadas que carecían de acceso a la educación, incluidas las mujeres. Como escribiría más tarde en la introducción a la versión escrita de sus conferencias, “la Royal Institution puede en cierto grado suplir el lugar de una universidad subordinada, a aquéllos cuyo sexo o situación en la vida les ha negado la ventaja de una educación académica en los seminarios nacionales de aprendizaje”. Sin embargo, según testimonios contemporáneos, la facilidad de Young como escritor no se traducía en un estilo atractivo de disertación, y nunca fue muy distinguido en este papel, especialmente en comparación con oradores eminentes de la Royal Institution como Michael Faraday y Sir Humphry Davy.

Las conferencias de Young se publicaron en 1807, en la forma de un imponente libro de dos volúmenes titulado A Course of Lectures on Natural Philosophy and the Mechanical Arts. En lo que respecta a su rango, profundidad y cantidad de contribuciones originales, este trabajo no ha sido superado por ninguna otra serie de conferencias escrita por un solo autor. Sorprendentemente, el Lectures incluía no sólo las conferencias de Young de 1802–03, sino también un impresionante catálogo histórico que enumeraba unas veinte mil obras científicas en una amplia variedad de idiomas, abarcando desde la antigua Grecia hasta el siglo XIX. Como afirma acertadamente Robinson en su biografía, “Sólo Young, entre los científicos de su época, habría tenido el dominio de idiomas extranjeros, combinado con el rango, el juicio y la laboriosidad para compilar una bibliografía tan monumental”. Irónicamente, aunque Young estaba más que satisfecho con el libro, su editor quebró poco después de su publicación, dejándole sin recompensa por tan colosal cantidad de trabajo.


El contenido del Lectures incluye un sinfín de ejemplos de la tremenda intuición y visión de su autor. En primer lugar, el libro contiene una descripción del experimento por el que hoy más se recuerda a Young, el experimento de la doble rendija que confirmó la teoría ondulatoria de la luz. En él, en lugar de usar una tarjeta (como en su artículo de 1803), cortó dos ranuras estrechas en un pedazo de cartón, que utilizó para dividir un haz de luz en dos rayos y observar las franjas de luz y oscuridad producidas por su interferencia. Además de esto, el libro incluye el primer uso registrado de la palabra ‘energía’ en su significado científico moderno (una medida de la capacidad de un sistema para realizar trabajo), la primera estimación experimental del diámetro de una molécula (cuya presciencia es enfatizada por el hecho de que la existencia de átomos y moléculas no era aceptada por la mayoría de físicos de la época), y una propuesta temprana del concepto moderno de que las distintas formas de radiación pertenecen a un único espectro de longitud de onda, que se extiende desde la luz ultravioleta en un extremo, pasando por los colores de la luz visible, hasta la luz infrarroja (que, además, asoció correctamente con el calor) en el otro extremo. Así, el Lectures, que constituye la mayor obra escrita de Young, evidencia que la afirmación de que su autor estaba adelantado a su tiempo no es ninguna exageración.

Una selección de figuras del Lectures de Young, incluyendo ilustraciones del experimento de la doble rendija (arriba a la izquierda) y una paleta de colores (arriba a la derecha) (Young, 1807).

A pesar de su trabajo pionero en física y fisiología, y el monumental logro de su libro, Young, que apenas tenía treinta años, era muy consciente de que todavía necesitaba adquirir una reputación como médico para poder asegurarse un ingreso estable para él y su esposa Eliza, con quien se había casado en 1804. Trató de conseguir esto por medio de nuevas hazañas académicas: en 1813 y 1815 publicó dos exhaustivos volúmenes médicos, An Introduction to Medical Literature y A Practical and Historical Treatise on Consumptive Diseases. Al igual que había hecho antes con la ciencia, Young no solamente condensó el conocimiento médico contemporáneo, sino que también catalogó la literatura médica de los anteriores dos mil años. Sin embargo, en lugar de otorgarle una reputación de médico respetable, estos libros promovieron una imagen indeseable de Young como un ‘frío hombre de ciencia’, y antagonizaron a sus colegas al ofrecer una visión demasiado clara de los numerosos defectos y fracasos de la medicina del siglo XIX. La decepción causada por la recepción de sus libros fue probablemente el factor principal que alejó gradualmente a Young de su ambición de convertirse en un médico destacado, dejando cada vez más espacio para su amplia gama de intereses académicos.

Uno de estos intereses era la misión para descifrar los escritos de la antigua civilización egipcia, en la que Young se involucraría desde 1814 hasta su muerte. El principal motor del esfuerzo de desciframiento era la legendaria Piedra Rosetta, descubierta por el ejército de Napoleón en Egipto en 1799. La característica crucial de la Piedra Rosetta es que contiene una inscripción en tres sistemas de escritura diferentes: jeroglíficos egipcios, una segunda forma de escritura egipcia conocida como demótico, y griego antiguo. La inscripción griega pronto fue traducida, desvelando que las otras dos inscripciones contenían el mismo texto, lo cual significaba que quizá fuera posible identificar palabras equivalentes en griego y egipcio, y utilizarlas para descifrar las escrituras jeroglíficas y demóticas. Dada su vasta experiencia con lenguajes modernos y antiguos, Young estaba excelentemente equipado para esta tarea. A base de estudiar las inscripciones de la Piedra Rosetta, y de copiar y comparar incansablemente inscripciones jeroglíficas y demóticas de una miríada de otras fuentes, pudo apreciar similitudes y patrones sutiles que otros estudiosos habían pasado por alto. En particular, Young fue el primero en notar paralelismos entre algunos signos jeroglíficos y sus caracteres demóticos equivalentes, y demostró que los dos sistemas no eran independientes, y que el demótico era en realidad un derivado de los jeroglíficos. A partir de esta conclusión, se dio cuenta de que la escritura demótica consistía en “imitaciones de los jeroglíficos ... mezcladas con letras del alfabeto”; en otras palabras, era una mezcla de caracteres simbólicos que representaban conceptos, y caracteres fonéticos que representaban sonidos.

En 1819, Young publicó un artículo histórico titulado ‘Egipto’ en la Enciclopedia Británica, que contenía el primer intento sistemático de descifrar los caracteres del antiguo Egipto. En más de treinta mil palabras, el artículo presentaba los resultados de Young desde que comenzara a estudiar las inscripciones en 1814, e incluía un diccionario con traducciones propuestas para más de cuatrocientas palabras jeroglíficas y demóticas, así como un ‘alfabeto’ provisional de la escritura demótica. Estos avances sin precedentes fueron posibles gracias a una sugerencia previa de que los nombres no egipcios en las inscripciones podrían estar escritos fonéticamente, tanto en la escritura demótica como en la jeroglífica. Young demostró que así era al traducir las inscripciones jeroglíficas de los nombres del rey Ptolomeo y la reina Berenice (aunque no todas sus conjeturas fonéticas eran correctas). Cabe destacar que este artículo se publicó de forma anónima, ya que Young había comenzado a ocultar sus investigaciones no médicas para evitar dañar su reputación como médico. Y, a pesar de haber sido el líder indiscutible del esfuerzo de desciframiento hasta entonces, su empeño por permanecer en el anonimato acabaría resultando más dañino que beneficioso una vez que el egiptólogo francés Jean-François Champollion entrase en escena en 1821.

Una carta escrita por Young en 1818, donde propone los significados de ciertos grupos de jeroglíficos (incluidos los nombres de Ptolomeo y Berenice), la mayoría de los cuales eran correctos (Museo Británico).

Champollion y Young estaban destinados a convertirse en rivales. Para empezar, tenían personalidades opuestas: Champollion, quien ahora es considerado como el padre de la egiptología, era un devoto apasionado de la civilización del antiguo Egipto, y durante mucho tiempo deseó explorar las monumentales ruinas del país mediterráneo. Su temperamento, además, estaba a la altura de su entusiasmo: era propenso a manifestaciones extremas de emoción, y albergaba un ardiente deseo por la gloria de descifrar los jeroglíficos. Young no podría haber sido más diferente: como polímata incorregible, su interés por las escrituras del antiguo Egipto nunca se extendió más allá del deseo de resolver un rompecabezas filológico; tenía una disposición tranquila y franca y, según su amigo Gurney, “no podía soportar, en la conversación más corriente, el más mínimo grado de exageración”. Significativamente, fueron la propia modestia de Young y su anonimato como investigador los que facilitaron a Champollion su reclamación del mérito exclusivo por el desciframiento de los jeroglíficos, a pesar del hecho de que su técnica se basaba en los hallazgos anteriores de Young y en su tentativo diccionario egipcio. De hecho, ya en 1815, un antiguo maestro de Champollion, Sylvestre de Sacy, advirtió a Young que no compartiera demasiados de sus descubrimientos con el egiptólogo francés, ya que “en un futuro podría tener la pretensión de reclamar su prioridad”.

Se puede apreciar cuánto se benefició Champollion del trabajo de Young examinando sus principales publicaciones. La primera de éstas apareció en 1821, cuando él aún desconocía el artículo de Young de 1819. Dos hechos sobre esta publicación son muy notables: en primer lugar, Champollion presentó la noción, seriamente errónea, de que la escritura demótica estaba compuesta enteramente de símbolos conceptuales (cuando Young ya había demostrado que también incluía símbolos fonéticos); en segundo lugar, una vez que leyó el artículo de Young en París, parece ser que Champollion hizo un esfuerzo titánico para retirar de la circulación cada una de las copias de su propio artículo, y tuvo cuidado de no hacer referencia a él en sus publicaciones posteriores de 1822 y 1824. Aún más revelador es que también evitara cualquier mención a la identificación previa por parte de Young de los significados de muchos jeroglíficos, incluyendo su desciframiento parcialmente correcto de los nombres del rey Ptolomeo y la reina Berenice y otros hallazgos cruciales, como el uso de ciertos símbolos para indicar nombres femeninos. Al hacer uso de estos descubrimientos previos en su investigación, Champollion simplemente los mencionó como parte de su proceso deductivo, dando a entender que eran o bien hechos ampliamente conocidos, o sus propios hallazgos. En realidad, los conocimientos adquiridos por otros académicos le sirvieron como trampolín y le permitieron descifrar finalmente la escritura jeroglífica; lo más perturbador no es el hecho de que se basara en estos resultados anteriores —lo cual es una parte natural de la investigación— sino su negativa rotunda a conceder ningún reconocimiento a sus autores originales. Un Young comprensiblemente irritado se apresuró a señalar que Champollion había alcanzado su objetivo “no de ninguna manera como sustitución de mi sistema, sino como una completa confirmación y extensión del mismo”. A pesar de la frustrante disputa, Young nunca dejó de elogiar las contribuciones cruciales de su competidor al desciframiento; simplemente quería que se reconocieran sus propias contribuciones. Con el beneficio de la retrospectiva, está claro que Champollion no se estaba haciendo ningún favor al insistir en acaparar todo el mérito por el desciframiento de los jeroglíficos: los avances que logró en 1822–24, sus exploraciones pioneras de ruinas y monumentos egipcios, y su publicación de la declaración definitiva del desciframiento, sin duda habrían bastado para asegurar su legado como fundador de la egiptología. En cambio, el egocentrismo de Champollion se volvería una mancha indeleble en su reputación; hoy se le recuerda como un hombre brillante y emprendedor, pero también arrogante y algo deshonesto.

Pese a la forma en que Champollion lo había rebasado y se había apropiado de la corona jeroglífica, Young no dejó de trabajar en los escritos del antiguo Egipto; después de todo, la escritura demótica seguía sin descifrar, y él parecía estar ahora en condiciones de terminar el trabajo. Esto se debía en gran parte a un papiro providencialmente útil que encontró en 1822, y que contenía una traducción griega de un texto demótico que Young ya había pasado mucho tiempo tratando de descifrar. Así expresó su regocijo ante la pura improbabilidad de este evento: “una oportunidad extraordinaria me había traído un documento que, en primer lugar, no era muy probable que hubiera existido, y menos aún que se hubiera conservado ileso, para mi información, a lo largo de un período de cerca de dos mil años; pero que esta traducción tan extraordinaria haya sido traída a salvo hasta Europa, hasta Inglaterra y hasta mí, en el mismo momento en que me era más deseable poseerla…”. Cabe destacar que el propio Champollion, posiblemente más relajado tras haber obtenido un prestigioso puesto de conservador en el Museo del Louvre en 1826, ofreció a Young el uso de sus notas privadas sobre la escritura demótica. Con estos nuevos recursos a mano, Young finalmente completó el desciframiento, convirtiéndose en la primera persona en leer un texto demótico en más de mil años. Desde ese momento hasta su muerte, Young continuó trabajando en la que sería su obra final, Rudiments of an Egyptian Dictionary in the Ancient Enchorial Character, publicado póstumamente en 1831.

Tres páginas del Rudiments of an Egyptian Dictionary de Young, que presentan los significados de grupos de caracteres demóticos (Young, 1831).

Sería fácil creer que el estudio de los sistemas de escritura egipcios, combinado con sus obligaciones médicas, absorbió todo el tiempo de Young a partir de 1814; pero nada más lejos de la verdad. De hecho, sus intereses polimáticos se hicieron aún más evidentes durante este periodo. Para empezar, entre 1816 y 1825, Young contribuyó un total de 63 artículos a la Enciclopedia Británica, escribiendo sobre una asombrosa variedad de temas, incluyendo idiomas, mareas oceánicas, hidráulica, puentes, Egipto, carpintería, construcción de carreteras, máquinas de vapor e integrales. Algunos de estos artículos iban más allá de meras revisiones del conocimiento existente, y contenían algunas ideas originales notables. Junto al innovador trabajo sobre los jeroglíficos en su artículo sobre Egipto, su artículo sobre idiomas es particularmente digno de mención. En sus treinta y tres mil palabras, Young aplicó sus conocimientos filológicos para examinar y comparar unas cuatrocientas lenguas antiguas y modernas de todo el mundo, clasificándolas en familias en base a su grado de similitud. En este análisis, Young acuñó el popular término ‘indoeuropeo’ para designar a la familia de lenguas que comprende la mayoría de idiomas de la India, Oriente Medio y Europa. Young, sin embargo, hizo del anonimato una condición de sus contribuciones a la Enciclopedia; no accedería a adjuntar su nombre a sus escritos hasta 1823, cuando ya había abandonado su ambición de convertirse en un médico destacado.

Otro factor, además de la decepcionante recepción de sus libros, que llevó a Young a alejarse gradualmente de sus aspiraciones médicas, fue la creciente seguridad financiera que le brindaron los múltiples puestos financiados por el gobierno que ocupó a partir de 1811. Los órganos en los que se le solicitó su servicio incluyen: un comité de la marina para evaluar la adopción de un método mejorado para la construcción de barcos; un comité de la Royal Society solicitado por el gobierno para examinar la seguridad de introducir el gas de hulla en Londres; una comisión gubernamental para comparar los sistemas de unidades francés e inglés y considerar la adopción de un sistema más consistente en todo el Imperio Británico; y la Junta de Longitud del gobierno, la cual estaba a cargo de un esquema de premios para soluciones al problema de determinar la longitud geográfica en el mar. Entre otras cosas, es destacable que, en 1820, Young utilizó la influencia de su puesto en la Junta para convencer al gobierno de establecer un importante observatorio astronómico en el Cabo de Buena Esperanza, en Sudáfrica. Fue debido a este surtido de servicios a su país que se sintió lo bastante seguro como para escribir, con distintivo ingenio: “Pero no le debo mucho al público, y supongo que jamás recibiré mucho de lo que el público me debe”. E incluso todo esto no abarca la totalidad de las actividades de Young durante la década de 1820: también publicó artículos técnicos sobre temas tan dispares como la forma y densidad de la Tierra y la teoría de los seguros de vida; y fue contratado como ‘inspector de cálculos’ y médico de una recién fundada compañía de seguros de vida (un puesto tan bien remunerado que solicitó que se le redujera el salario). Más notablemente, Young también fue considerado como candidato a la presidencia de la Royal Society (donde había servido como secretario de asuntos exteriores desde 1804), y de haber estado interesado —o “de ser lo suficientemente ingenuo como para desear el cargo”— sin duda habría resultado elegido.

Después de una vida adulta marcada por una excelente salud, en 1828 Young experimentó un cansancio inexplicable mientras visitaba Ginebra. A principios del año siguiente, comenzó a sufrir aparentes ataques de asma y desarrolló dificultad para respirar y una debilidad progresiva. Pero incluso estando confinado a la cama, continuó trabajando en las pruebas de imprenta de su Rudiments of an Egyptian Dictionary, hasta el punto de tener que recurrir a un lápiz por estar demasiado débil para sostener una pluma. Según George Peacock, biógrafo contemporáneo de Young, cuando un amigo le aconsejó al moribundo que no se fatigase con este trabajo, “él respondió que no era ninguna fatiga, sino una gran diversión para él”. Casi había terminado de corregir las pruebas de imprenta de su libro cuando falleció el 10 de mayo de 1829, apenas un mes antes de cumplir los cincuenta y seis años. Una autopsia reveló ‘osificación de la aorta’, hoy conocida como aterosclerosis avanzada: su aorta se había calcificado, endurecido y estrechado, lo que al final probablemente le provocó insuficiencia renal progresiva y edema pulmonar. Por qué Young sufrió una forma tan avanzada de esta enfermedad en su mediana edad sigue sin explicación.

La muerte de Young atrajo muy poca respuesta pública. Se leyeron elogios en la Royal Society y el Instituto Nacional de Francia (que en 1827 había elegido a Young como asociado extranjero, un honor extremadamente prestigioso), y una concisa nota informando de su muerte se publicó en la revista médica The Lancet. Fue sólo gracias a una campaña de la viuda de Young, Eliza, y su amigo de toda la vida, Hudson Gurney, que finalmente se instaló una placa conmemorativa en la Abadía de Westminster de Londres, otorgando a Young un puesto inmortal entre algunos de los más grandes científicos y artistas de la historia británica. También hay que agradecer a Eliza Young por convencer a Peacock de que afrontara la abrumadora tarea de escribir una biografía de su difunto marido.

Con una gama incomparable de intereses académicos y contribuciones originales a la ciencia y al conocimiento, no puede caber duda de que Young fue el más grande polímata de su tiempo, incluso por admisión de muchos de sus propios contemporáneos. Es realmente difícil comprender siquiera cuánto conocimiento adquirió durante sus cinco décadas de vida. Si hubieran existido premios Nobel en el siglo XIX, Young probablemente habría recibido uno en física por su demostración de la teoría ondulatoria de la luz, y posiblemente un segundo en fisiología por su trabajo sobre la visión humana. La historia, sin embargo, es notoriamente incomprensiva con los polímatas, y a Young se le resume a menudo simplemente como ‘médico y físico’ (o incluso sólo uno de los dos). Su actitud imperecedera hacia la ciencia quizá está mejor expresada en una carta a su amigo Gurney: “Las investigaciones científicas son una especie de guerra, librada en el despacho o en el sofá contra todos los contemporáneos y predecesores de uno; a menudo he obtenido una victoria singular al estar medio dormido, pero con más frecuencia he descubierto, estando completamente despierto, que el enemigo aún tenía ventaja sobre mí cuando yo pensaba que lo tenía arrinconado… y todo esto, ya ves, lo mantiene a uno vivo”.

Tan extraordinario como su motivación intelectual es el hecho de que Young, a diferencia de algunos de los más grandes científicos de los últimos tres siglos, era un individuo sensible y sociable, con un auténtico interés por las artes y una clara afición por la compañía humana. Robinson lo resume como “un escritor de cartas vivaz y ocasionalmente cáustico, un buen conversador, un músico culto, un bailarín respetable, un versificador tolerable, un jinete y gimnasta consumado y, a lo largo de su vida, un participante en la alta sociedad de Londres”. Al mismo tiempo, Young era profundamente reservado sobre su vida personal; por ejemplo, casi nada se conoce acerca de su esposa Eliza, aunque se sabe que su matrimonio fue feliz. Eliza fue probablemente uno de los principales motivos por los que Young no se amargó debido a las muchas decepciones, ofensas, disputas y rechazos que marcaron su vida profesional.

Dada la progresiva profesionalización y especialización de todas las ramas de la ciencia durante los últimos doscientos años, es improbable que volvamos a presenciar un fenómeno semejante a Thomas Young. No obstante, su vida sigue siendo un testimonio impresionante del potencial ilimitado de la mente humana, y un excelente ejemplo del significado original de la palabra ‘filósofo’. Pues fue su puro amor por el conocimiento, su incansable anhelo de comprender el mundo, lo que ante todo lo definió y ‘lo mantuvo vivo’.



Referencias
Robinson, A. The Last Man Who Knew Everything. Pi Press/Oneworld Publications, 2006.
Peacock, G. Life of Thomas Young: M.D., F.R.S., &c. John Murray, 1855.
Young, T. Observations on Vision. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 1793.
Young, T. On the Mechanism of the Eye. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 1800.
Young, T. A Course of Lectures on Natural Philosophy and the Mechanical Arts. Joseph Johnson, 1807.
Young, T. Rudiments of an Egyptian Dictionary in the Ancient Enchorial Character. J. and A. Arch, 1831.

Thursday, October 3, 2019

Evolution in evolution

The story of how we came to understand evolution is a fascinating example of the real character of scientific revolutions.


The first edition of On the Origin of Species, published by Charles Darwin in 1859.
(Credit: Scott Thomas Photography.)

IT IS NATURAL to imagine scientific revolutions as events that unfold in the blink of an eye, like thunderbolts of blinding truth. We tend to depict the likes of Galileo, Newton, Darwin and Einstein as bold figures who utterly and single-handedly transformed our understanding of the world, to everyone’s shock and awe. It is rather hard to find, however, quite so many examples of such breathtaking shifts of paradigm developing nowadays. This is not, of course, because scientific research has in any way stalled; in fact, its progress is now faster and more impressive than ever before. The true reason that we cannot recall too many contemporary scientific revolutions is that these are not actually revolutions as such — sudden, dramatic transformations — but rather long processes which normally evolve and develop over decades. While popular narratives like to depict key scientific discoveries in an overly dramatic atmosphere of climax, enlightenment and triumph, the reality is that, because scientists are sceptical by nature, every great change of paradigm has taken many years to become accepted. All ideas in science, even the most transformative ones, are subjected to a considerably slow-paced process of academic scrutiny, and, if possible, experimental validation, until they gradually become part of the established scientific canon. The double-helical structure of DNA, for instance, despite being so highly praised today, was regarded as little more than a possibility for years after it was first proposed by Watson and Crick. Even Newton, the archetype of scientific genius and achievement, had to go through decades of bitter intellectual competition before his law of universal gravitation became widely recognised outside of England.

Among the many possible narratives of gradually unfolding scientific revolutions, one is arguably as fascinating as it is obscure: this is the story of how Charles Darwin’s famed theory of evolution by natural selection became the supreme dogma of biology (a story brilliantly recounted by Ernst Mayr in the 1980 book The Evolutionary Synthesis). Contrary to popular belief, this occurred not as a swift change of paradigm, but as a protracted process of fierce scholarly debate which would not come to an end until the mid-1940s, almost a century after Darwin first published his theory in 1859. During this time, the forking of biology into new fields of knowledge prompted an irreconcilable divide between classically trained naturalists and experimental biologists, leading to a pervasive chasm in evolutionary thought that would only be bridged with the forging of a new unified theory of evolution. This theory, which we know today as the modern evolutionary synthesis, states that the gradual evolution of species can be explained in terms of the accumulation of small genetic alterations, recombination (the shuffling of the genetic material as it passes from parents to offspring), and the action of natural selection on this genetic diversity. The key feature of the modern synthesis is that it explains how these low-level mechanisms give rise to higher-level evolutionary processes, such as speciation and macroevolution.

In his lifetime, Darwin saw his theory gain acceptance and regard among some naturalists, but he never witnessed its ultimate development into the unquestionable pillar of biology which it is today. In fact, it might be difficult for us to conceive the extreme opposition which the Darwinian theory of evolution faced throughout the late nineteenth century, and until as late as the 1930s. At the time, Darwinism was only one of a number of different theories which attempted to explain the processes whereby biological species originate. Some of these, known as essentialist theories, were based on the notion that species were uniform ‘pure lines’ composed of virtually identical individuals, and thus claimed that no significant natural variation existed within each species. In contrast, populationist theories interpreted species as populations composed of distinct, unique individuals, and therefore harbouring a considerable amount of biological variation. Furthermore, some theories accepted the existence of soft inheritance, characterised by the notion that the genetic material can be modified to some extent by the interaction of the organism with its environment; a particularly notorious example of this current was Lamarck’s theory of the inheritance of acquired characters, which posited that the physiological changes acquired by an individual during its lifetime are inherited by its descendants. Other theories recognised only hard inheritance, meaning that the hereditary material cannot be altered by the action of the environment. Today, we consider soft inheritance to be false, and the genetic material to be immutable by means of interaction with the environment (although recent discoveries of heritable epigenetic variation in some species may potentially pose a challenge to this idea). It might therefore appear surprising that nearly all of the early theories of evolution, including Darwinism, recognised some degree of soft inheritance. In particular, Darwin’s theory assumed a certain ‘plasticity’ of the genetic material, such that it could be modified to some extent through the use or disuse of biological traits. Neo-Darwinism, an elaboration of the theory developed by some of Darwin’s supporters, among them the naturalist Alfred Russel Wallace, later rejected this possibility for an inheritance of acquired characters, adopting a hard-inheritance standpoint.


Based on these and other principles, a wide array of evolutionary theories were developed between the 1860s and the 1940s, of which Darwinism was seldom among the favourites. The main factor which compelled authors to support one theory or another was their field of expertise, and the number of these was growing as never before. Over the second half of the nineteenth century, the broad science of biology, theretofore split into the disciplines of zoology and botany, rapidly differentiated into several new fields, including embryology, cytology and ecology. From the viewpoint of evolutionary theory, however, the most influential of the new disciplines was arguably genetics, the study of genes and heredity, which was born from the rediscovery of Gregor Mendel’s laws of genetic inheritance in 1900. From this year onwards, geneticists would develop an increasing understanding of the principles of mutation and inheritance; this fresh knowledge, however, rather than sparking advances in the study of evolution, would ignite a long and vicious conflict between the different biological disciplines.


From the outset, the founding fathers of genetics were firm opposers of Darwinism and natural selection. The very first geneticists, together with the palaeontologists, thought that the emergence of new species happened by means of discontinuous changes; in their view, an isolated and disruptive modification of the genetic material (which they termed a mutation) produced a radical physiological change in the organism, resulting in the instantaneous transformation of one species into another, without any intermediates. This theory, based on essentialist principles, was known as saltationism, because of its belief in speciation by ‘saltation’, or huge evolutionary leaps leading from one species to the next. Bizarre as it may sound today, this explanation fitted the initial observations of geneticists, as well as previous palaeontological evidence, remarkably well. In their experiments, geneticists relied on uniform ‘stocks’ of nearly identical individuals (normally fruit flies, which were relatively easy to breed and study), as a means of avoiding experimental interference. In their stocks of flies, the early geneticists observed that isolated genetic mutations led to drastic, heritable modifications of traits such as eye colour or wing shape. It seemed reasonable, then, to suppose that evolution proceeded in the same manner: mutations were infrequent and highly disruptive events, causing the instantaneous transformation of one species into another. Gradual evolution by means of natural selection acting on existing natural variation within a species appeared to be in complete contradiction with these early results, and some geneticists went as far as to declare that Darwinian evolution had been positively disproved by genetics. Notwithstanding these misconceptions, genetics made some significant contributions to evolutionary theory during this period, most notably the refutation of the existence of soft inheritance.

On the other hand, those biologists who had been trained as naturalists, such as zoologists and botanists, were used to deriving their conclusions directly from the study of natural populations, and insisted that all their observations supported Darwin’s theory of gradual evolution, rather than saltationism. The root of the disagreement, however, was certainly the lack of communication between both fields: naturalists and geneticists did not only defend different theories, but also had distinct approaches to science, pursued divergent biological interests, attended different meetings, published in different scientific journals, and even used distinct vocabulary (including incompatible definitions for essential concepts such as ‘species’ and ‘mutation’). In addition, geneticists tended to regard naturalists as speculative scholars who could never test their ideas in the laboratory, and therefore possessed no objectivity; naturalists, in turn, viewed geneticists as myopic experimentalists who had no real knowledge about natural populations, and were insensitive to the crucial difference between heredity and evolution. All this inevitably led to mounting misunderstanding and resentment, and perhaps more importantly, to an immense communication lag between both disciplines. An astonishing proof of this circumstance is given by the fact that, when a younger generation of geneticists — including names such as Hermann Muller, J.B.S. Haldane and Ronald Fisher — began to obtain, from the late 1910s onwards, new evidence against saltationism and in favour of neo-Darwinism and natural selection, this did not help to bridge the gap between geneticists and naturalists. Instead, because of the utter alienation brought about by the endless disagreements between both fields, communication was damaged to such an extent that naturalists would spend decades persevering to refute the already obsolete ideas of the earlier geneticists. It was mainly because of this abysmal academic segregation that the arrival of the modern evolutionary synthesis was deferred until the 1940s.

In this way, naturalists and geneticists progressed along isolated paths for the first three decades of the twentieth century, each dragging their own conceptual burdens: the former held wrong and obsolete views about the nature of genetic mutation and inheritance, while the latter were dominated by the belief that the evolution of species and higher taxonomic levels could be understood by simple extrapolation from knowledge about how single genes evolve in isolated, ideal populations. Up until the 1920s, when crucial experiments on artificial selection, together with the work of the first mathematical geneticists, contributed to establish a firm belief in natural selection, specialist textbooks still presented up to six theories of evolution as being potentially valid.

This bleak scientific panorama was completely transformed in the 1940s, thanks to the insight of one palaeontologist, George Gaylord Simpson, and two zoologists, Julian Huxley and Bernhard Rensch. Perhaps the only scientists of their generation who had amassed a detailed knowledge of all the latest advances in each of the relevant disciplines, they published three independent books in which they demonstrated how the findings of zoologists, palaeontologists, geneticists and others could be integrated in order to explain all of evolution, from the emergence of changes in individual genes to the origin of species, genera and higher levels, within a single consistent framework. In his book, Huxley christened this new theory with the name by which it is known today — the modern synthesis.

The forging of the modern evolutionary synthesis was not in itself a scientific revolution, but rather the completion of a shift of paradigm initiated by Darwin nearly a century earlier. Moreover, the synthesis did not imply the victory of one scientific tradition over another, but rather the fusion of two radically different conceptual frameworks — naturalism and experimentalism — into a new harmonious whole. For this fusion to arrive, it was first necessary to remove conceptual misunderstanding and communication barriers between the opposing camps, something that could only be achieved by those who, rather than focusing on narrow specialisation, were curious enough to learn about the advances made outside their own respective fields, and open-minded enough to appreciate commonality rather than disagreement. The real impact of the modern synthesis was the unification of evolutionary biology into a single field; after its arrival, the complete discord and hostility which had reigned over the three previous decades was replaced by widespread agreement. Bridges had been built which would remain solidly in place until the present day; although discussion is still ongoing regarding some aspects of the theory (such as the role of epigenetic inheritance and horizontal gene transfer), the basic framework of the synthesis has remained essentially untouched since it was first outlined in the 1940s.

The history of the modern synthesis, our current framework for studying evolution, is of value to scientists and historians alike. The long series of discoveries and conceptual advances that led from Darwin’s original theory to the arrival of a unified interpretation of evolution are a particularly informative illustration of phenomena which have manifested time and again throughout the history of science: resistance to new ideas, exceeding specialisation, terminological barriers, communication lags, sentiments of superiority and hostility between disciplines, and the critical importance of collaboration and mutual understanding for scientific advance. The story of the modern synthesis thus reflects the true method of scientific progress, which is of course harder, messier and more gradual than we like to imagine. It also constitutes a telling example of how exploring the history of scientific ideas provides us with a much deeper understanding than the mere study of their definitions; for while the latter pretend to be static and set in stone, the former conveys the truth that science is alive and restless, and that the search for knowledge is fundamentally arduous, incremental, collaborative, and eternal.



References
Mayr, E. (1980). ‘Some Thoughts on the History of the Evolutionary Synthesis’, in The Evolutionary Synthesis: Perspectives on the Unification of Biology (Harvard University Press).
Huxley, J. (1942). Evolution: The Modern Synthesis (Allen and Unwin).
Simpson, G. G. (1944). Tempo and Mode in Evolution (Columbia University Press).
Rensch, B. (1947). Neuere Probleme der Abstammungslehre (Enke).

Evolución en evolución

La historia de cómo llegamos a comprender la evolución es un fascinante ejemplo del verdadero carácter de las revoluciones científicas.


La primera edición de El Origen de las Especies, publicado por Charles Darwin en 1859. (Imagen: Scott Thomas Photography.)

ES NATURAL IMAGINAR las revoluciones científicas como eventos que acontecen en un instante, cual relámpagos de razón deslumbradora. Concebimos a Galileo, Newton, Darwin, Einstein y tantos otros como figuras grandiosas y solitarias que transformaron por completo nuestro entendimiento del mundo, para conmoción y sorpresa de todos. Cuesta encontrar, sin embargo, ejemplos de revoluciones científicas de tal magnitud en la actualidad. Esto no se debe, por supuesto, a una menor intensidad de la empresa científica; de hecho, el progreso de esta última es hoy más rápido e impresionante que nunca antes. El verdadero motivo de que no podamos señalar demasiadas revoluciones científicas hoy en día es que éstas no son realmente revoluciones —transformaciones súbitas y dramáticas—, sino procesos muy prolongados, que normalmente requieren décadas de desarrollo. La narrativa popular tiende a representar descubrimientos científicos en un tono excesivamente dramático de culminación, iluminación y triunfo; en realidad, dado que los científicos son escépticos por naturaleza, cada gran cambio de paradigma ha necesitado muchos años para ser aceptado. En ciencia, cualquier idea, por muy transformativa, debe ser sujeta a un largo proceso de escrutinio académico y, de ser posible, confirmación experimental, hasta establecerse gradualmente como canon. La tan celebrada estructura de la doble hélice del ADN, tras ser inicialmente propuesta por Watson y Crick, fue considerada durante años como poco más que una mera posibilidad. Hasta Newton, arquetipo del genio científico, tuvo que soportar décadas de amarga competición intelectual antes de que su ley de la gravitación universal fuera finalmente aceptada fuera de Inglaterra.

Entre las muchas narrativas de revoluciones científicas, una es fascinante y desconocida por igual: la historia de cómo la famosa teoría de la evolución mediante selección natural de Charles Darwin se convirtió en el dogma supremo de la biología (esta historia fue brillantemente narrada por Ernst Mayr en el libro The Evolutionary Synthesis). Al contrario de lo que se cree, esto no implicó un cambio instantáneo de paradigma, sino más bien un prolongado proceso de feroz debate académico que no llegaría a su fin hasta mediados de la década de 1940, casi un siglo después de que Darwin publicara su teoría en 1859. Durante este periodo, la disgregación de la biología en nuevos campos de estudio propició el desarrollo de una brecha infranqueable entre los naturalistas clásicos y los biólogos experimentales, llevando a una segregación intelectual que solamente sería resuelta con la forja de una nueva teoría unificada de la evolución, conocida hoy como la síntesis moderna. En breve, esta teoría declara que la evolución gradual de las especies puede explicarse en términos de la acumulación de minúsculos cambios genéticos, recombinación (la reorganización del material genético entre progenitores y descendientes), y la acción de la selección natural sobre esta diversidad genética. La característica fundamental de la síntesis moderna es que explica cómo estos mecanismos genéticos dan lugar a procesos evolutivos de más alto nivel, tales como la especiación y la macroevolución.

En vida, Darwin vio cómo su teoría recibía la consideración y estima de algunos naturalistas, pero nunca presenció su desarrollo último como pilar incuestionable de la biología. De hecho, es difícil concebir hoy en día la intensidad de la oposición a la que el darwinismo tuvo que hacer frente desde finales del siglo XIX, y hasta tan tarde como 1930. En aquel entonces, el darwinismo era solamente una de muchas teorías que intentaban explicar el proceso por el que las especies biológicas se originan. Algunas de estas teorías evolutivas, conocidas como teorías esencialistas, se basaban en la noción de que las especies eran ‘líneas’ puras y uniformes de individuos prácticamente idénticos, declarando así la ausencia de variación natural dentro de cada especie. Por el contrario, las teorías populacionistas interpretaban las especies como poblaciones compuestas de organismos únicos y distintos, y por lo tanto poseedoras de una cantidad considerable de variación natural. Además, algunas teorías reconocían la existencia de herencia blanda, caracterizada por la modificación del material genético a través de la interacción de un organismo con su entorno; un ejemplo particularmente notorio de esta idea es la teoría lamarckiana de la herencia de caracteres adquiridos, la cual proponía que los cambios biológicos adquiridos por un individuo durante el curso de su vida son heredados por sus descendientes. Otras teorías reconocían solamente la herencia dura, la cual se distingue por la noción de que el material hereditario no puede ser alterado por acción del entorno. Hoy consideramos el concepto de herencia blanda como falso, y el material genético como inmutable mediante la interacción del individuo con su entorno (aunque descubrimientos recientes de variación epigenética heredable en ciertas especies podrían suponer un desafío a esta idea). Puede resultar sorprendente, por tanto, el hecho de que prácticamente todas las primeras teorías evolutivas, incluyendo la versión original del darwinismo, admitían un cierto grado de herencia blanda. En particular, el darwinismo asumía una cierta ‘plasticidad’ del material genético, el cual podría ser alterado hasta cierto punto mediante el uso o desuso de caracteres biológicos. No mucho más adelante, el neodarwinismo, una variación de la teoría de Darwin desarrollada por algunos de sus seguidores, entre ellos el naturalista Alfred Russel Wallace, rechazaría por completo la posibilidad de la herencia de caracteres adquiridos, adoptando una perspectiva de herencia dura.


En base a éstos y otros principios, una gran variedad de teorías evolutivas fueron desarrolladas entre los años 1860 y 1940, de las cuales el darwinismo era raramente la favorita. El principal factor que movía a cada autor a defender una u otra teoría era su campo de experiencia, y el número de tales campos se hallaba en una expansión sin precedentes. Durante la segunda mitad del siglo XIX, la ciencia de la biología, hasta entonces dividida en las disciplinas de zoología y botánica, experimentó una diferenciación en múltiples nuevos campos, incluyendo la embriología, la citología y la ecología. Desde el punto de vista del pensamiento evolutivo, sin embargo, la más influyente de estas nuevas disciplinas sería sin duda la genética —el estudio de los genes y la herencia—, la cual nació tras el redescubrimiento de las leyes de herencia genética de Gregor Mendel en 1900. A partir de este año, los genetistas acumularían un creciente entendimiento de los principios de mutación genética y herencia molecular; no obstante, este conocimiento, en lugar de motivar nuevos avances en el estudio de la evolución, daría pie a una larga y feroz confrontación entre las distintas disciplinas biológicas.


Desde un comienzo, los padres fundadores de la genética fueron firmes opositores del darwinismo y la idea de selección natural. Estos primeros genetistas, junto con los paleontólogos, defendían que el origen de nuevas especies tenía lugar por medio de cambios discontinuos, de modo que una modificación aislada y drástica del material genético (la cual denominaron una mutación), desencadenaba un cambio radical en la fisiología del organismo, resultando así en la transformación instantánea de una especie en otra, sin ninguna forma intermedia. Esta teoría, basada en principios esencialistas, era conocida como saltacionismo, debido a su defensa de la especiación por medio de grandes saltos evolutivos entre especies. Aunque pueda parecer absurda hoy en día, esta idea encajaba notablemente bien con las primeras observaciones de los genetistas, así como con anteriores descubrimientos paleontológicos. Con objeto de evitar cualquier forma de interferencia experimental, los genetistas hacían uso de ‘stocks’, o reservas de individuos casi idénticos (normalmente moscas de la fruta, por ser relativamente fáciles de criar y estudiar). En estos ‘stocks’ de moscas, los primeros genetistas descubrieron que mutaciones genéticas puntuales resultaban en modificaciones dramáticas de ciertos caracteres heredables, tales como el color de los ojos o la forma de las alas. Parecía razonable, por tanto, concluir que la evolución procedía del mismo modo, mediante mutaciones muy infrecuentes pero de gran efecto, las cuales ocasionaban la transformación instantánea de una especie en otra. La evolución gradual por medio de la acción de la selección natural sobre la variación genética existente en una especie parecía estar en contradicción total con estos resultados, llevando a algunos genetistas a afirmar que la evolución darwiniana había sido irrevocablemente refutada por la genética. A pesar de estos errores, la genética produjo algunas contribuciones significativas al pensamiento evolutivo durante este periodo, la más notable de las cuales fue quizá la refutación de la existencia de la herencia blanda.

Por otra parte, aquellos biólogos que habían recibido una formación de naturalistas, tales como los zoólogos y botánicos, estaban acostumbrados a obtener conclusiones directamente a partir del estudio de poblaciones naturales, e insistían en que todas sus observaciones apoyaban la teoría de evolución gradual de Darwin, y no el saltacionismo. La raíz de esta confusión, sin embargo, yacía sin duda en la falta de comunicación entre ambos campos: los naturalistas y los genetistas no sólo defendían distintas teorías, sino que tenían diferentes enfoques científicos, perseguían distintos intereses biológicos, asistían a diferentes reuniones y congresos, publicaban en diferentes revistas, e incluso empleaban distinto vocabulario (incluyendo el uso de acepciones incompatibles para términos tan esenciales como ‘especie’ y ‘mutación’). Es más, los genetistas tendían a considerar a los naturalistas como biólogos especulativos que eran incapaces de confirmar sus ideas en el laboratorio, y por tanto carecían de objetividad; a su vez, los naturalistas veían a los genetistas como miopes experimentalistas sin conocimiento real de las poblaciones naturales, e insensibles a la importante distinción entre herencia y evolución. Todo esto condujo a una interminable confusión y un creciente rencor entre las dos disciplinas, y, quizá más importante, a un tremendo vacío comunicativo. Una prueba extraordinaria de este fenómeno es el hecho de que, cuando una nueva generación de jóvenes genetistas —incluyendo nombres como Hermann Muller, J.B.S. Haldane y Ronald Fisher— comenzaron a obtener, desde finales de los años 1910 en adelante, nuevos resultados que refutaban la teoría saltacionista y apoyaban el neodarwinismo y la selección natural, esto no contribuyó a reparar la brecha entre genetistas y naturalistas. En su lugar, debido a la alienación creada por las perpetuas discrepancias entre ambos campos, la falta de comunicación era tan intensa que los naturalistas pasarían décadas esforzándose por seguir refutando las ideas ya obsoletas de los anteriores genetistas. Fue mayormente a causa de esta extrema segregación académica que la llegada de la síntesis moderna se atrasaría hasta la década de 1940.

De este modo, durante las tres primeras décadas del siglo XX, los naturalistas y los genetistas avanzaron por caminos aislados, cada cual cargando con sus propios lastres conceptuales: los primeros albergaban ideas erróneas acerca de la naturaleza de las mutaciones genéticas y la herencia; los últimos estaban dominados por la creencia de que la evolución de las especies y otros niveles taxonómicos podía entenderse mediante simple extrapolación del conocimiento acerca de cómo genes individuales evolucionan en poblaciones aisladas e ideales. Hasta la década de 1920, cuando cruciales experimentos de selección artificial, junto con el trabajo de los primeros genetistas matemáticos, contribuyeron a establecer la creencia en la selección natural, los textos especializados aún presentaban hasta seis teorías evolutivas diferentes como potencialmente correctas.

Este sombrío panorama sería transformado por completo a partir de 1940, gracias a la perspicacia de un paleontólogo, George Gaylord Simpson, y dos zoólogos, Julian Huxley y Bernhard Rensch. Siendo quizá los únicos científicos de su generación que habían adquirido un conocimiento detallado de los últimos avances en cada una de las disciplinas relevantes, Simpson, Huxley y Rensch publicaron independientemente tres libros, en los que demostraron cómo los hallazgos de los zoólogos, paleontólogos, genetistas y otros biólogos podían combinarse para explicar todos los niveles de la evolución, desde la aparición de alteraciones en genes individuales hasta el origen de las especies, géneros y niveles superiores, en un marco único y consistente. En su libro, Huxley bautizó esta nueva teoría con el nombre por el que es conocida hoy: la síntesis moderna.

La forja de la síntesis moderna no fue en sí misma una revolución científica, sino más bien la compleción de un cambio de paradigma iniciado por Darwin casi un siglo antes. Es más, la síntesis no implicó la victoria de una tradición científica sobre otra, sino la integración de dos marcos conceptuales radicalmente diferentes —naturalismo y experimentalismo— en un nuevo conjunto armonioso. Para hacer posible tal fusión, fue necesario, en primer lugar, eliminar confusiones conceptuales y barreras comunicativas entre los campos enfrentados, algo que sólo estaba al alcance de aquéllos que, en lugar de centrarse en la especialización académica, fueron lo suficientemente curiosos como para aprender acerca de los avances externos a sus respectivas disciplinas, y lo suficientemente abiertos de mente como para observar similitudes en lugar de diferencias. El verdadero impacto de la síntesis moderna fue la unificación de la biología evolutiva en un único campo; tras la llegada de la nueva teoría, la discordia y hostilidad total que habían reinado durante las tres décadas previas fueron reemplazadas por un acuerdo casi absoluto. Nuevos puentes habían sido alzados, los cuales permanecerían sólidamente en pie hasta el día de hoy; aunque aún existe discusión sobre ciertos aspectos de la teoría (tales como el papel de la herencia epigenética y la transferencia horizontal de genes), el marco fundamental de la síntesis ha permanecido esencialmente intacto desde que fuera trazado por primera vez en los años cuarenta.

La historia de la síntesis moderna, nuestro actual paradigma para el estudio de la evolución, posee valor para historiadores y científicos por igual. La larga serie de descubrimientos y avances conceptuales que condujo a una interpretación unificada de la evolución, a partir de la teoría original de Darwin, constituye una ilustración particularmente informativa de fenómenos que han tenido lugar una y otra vez a lo largo de la historia de la ciencia: resistencia a nuevas ideas, especialización excesiva, barreras terminológicas, brechas de comunicación, sentimientos de superioridad y hostilidad entre disciplinas, y la crucial importancia de la colaboración y el entendimiento para el avance científico. La historia de la síntesis moderna revela así el verdadero método del progreso científico, el cual es, por supuesto, más difícil, desordenado y gradual de lo que querríamos imaginar. Es también un ejemplo revelador de cómo la exploración de la historia de las ideas científicas ofrece una comprensión mucho más profunda que el mero estudio de sus definiciones; pues mientras que estas últimas pretenden ser estáticas y permanentes, la historia nos demuestra que la ciencia es algo vivo y en constante cambio, y que la búsqueda del conocimiento es fundamentalmente laboriosa, progresiva, colaborativa y eterna.



Referencias
Mayr, E. (1980). ‘Some Thoughts on the History of the Evolutionary Synthesis’, in The Evolutionary Synthesis: Perspectives on the Unification of Biology (Harvard University Press).
Huxley, J. (1942). Evolution: The Modern Synthesis (Allen and Unwin).
Simpson, G. G. (1944). Tempo and Mode in Evolution (Columbia University Press).
Rensch, B. (1947). Neuere Probleme der Abstammungslehre (Enke).