A physician, polymath and professor of Natural Philosophy at the Royal Institution, the scientific contributions of Thomas Young (1773-1829) span such diverse fields as the wave theory of light, the elasticity of solids, the surface tension, the theory of color perception, the physiology of vision, medicine, linguistics, and Egyptian hieroglyphics. But also, and that’s why he is here, acoustics, musical harmony and tempered tuning.

With his famous double-slit, Young demonstrated the interference of light and, thus, its wave nature (previously proposed by Hooke, Huygens and Euler). Since Newton’s time the idea that light was made of particles had been prevailing. [A century after Young, Einstein resurrected the particulate nature of light to explain the photoelectric effect, thus contributing to the current understanding of light’s dual wave-particle nature.]

Young’s modulus, relating the strain (deformation) of a body to the applied stress (pressure), is still today a fundamental parameter in the mechanical characterization of a solid. Young’s sensible hypothesis, later developed by Helmholtz, that the human eye has three types of sensors responding to different wavelengths (centered on red, green and violet light) is the base of the trichromatic color vision theory. It was also Young the first who described astigmatism and the one that gave soundness to the idea that the crystalline deforms itself to allow focusing vision at different lengths. He also explained the phenomenon of capillarity, based on the surface tension concept (Young-Laplace equation) and established the equation relating the contact angle between a drop o liquid and a plane surface (Young equation, which becomes the Young-Dupré equation when thermodynamic effects are taken into account).

The proposal of a universal phonetic system (Young was fluent in over a dozen languages, including several dead ones) and his work in deciphering Egyptian hieroglyphics (later used by Champolion to decipher the Rosetta Stone) would serve to put a brilliant end to the contributions of a multifaceted polymath had we already commented on his contributions to music.

Young, who apparently played a wide variety of musical instruments, bagpipe included,^[1] proposed a well tempered tuning («Young’s temperament») considered by some as an «idealization» of the different «well temperaments» and superior to the tuning method in use today («equal temperament»). In a different entry we will try to explain what is all about temperament in music and the different systems proposed. By now, it should suffice to say that a well tempered tuning tries to avoid the difficulties in modulation (key change) found in the old Pythagorean and Just tunings (based on a perfect fifth and on a mayor third, respectively). While in the current equal temperament all the keys have the same relations of intervals, the well tempered tunings (Young’s included) build keys that, while affording modulation, are different from one another, and have a “different character” because of their small differences in intervals. For instance, in Young’s temperament a major third in C Major has a frequency ratio different to that of a major third in A Major (this doesn’t holds for the current equal temperament).

The paper in which Young proposes his tuning system^[2] was titled Outlines of Experiments and Inquiries Respecting Sound and Light and collects a large number of experiments and reflections on very different topics (acoustics, air dynamics, the nature of sound, harmony, analogies between light and sound). The same issue of the journal contains the Herschel papers describing his discovery of infrared radiation.

Although it is not enough to explain his genius, it won’t be a surprise to konw that, as pointed out by his biographer, Young “adhered strictly through life to the principle of doing nothing by halves”.^[3] Which doesn’t seem to be a bad principle for a musician or a scientist.

Médico, erudito, profesor de Filosofía Natural en la Royal Institution, las contribuciones científicas de Thomas Young (1773-1829) abarcan campos tan dispares como la teoría ondulatoria de la luz, la elasticidad de los cuerpos, la tensión superficial, la teoría de la percepción del color, la fisiología de la visión, la medicina, la lingüística y los jeroglíficos egipcios. Pero también, y por eso está aquí, la acústica, la armonía musical y la afinación temperada.

Young, con su famosa doble rendija, demostró el fenómeno de la interferencia de la luz y, con ello, su carácter ondulatorio (propuesto con anterioridad por Hooke, Huygens y Euler). Desde Newton prevalecía, en cambio, la opinión de que su naturaleza era corpuscular, es decir, que la luz está formada por partículas. [Un siglo después, Einstein volvió a resucitar el carácter corpuscular de la luz para explicar el efecto fotoeléctrico, contribuyendo finalmente a la consideración de una naturaleza dual, onda-corpúsculo, de la luz.].

El módulo de Young, que relaciona la deformación de un cuerpo con la tensión a la que es sometida, es aún hoy un parámetro fundamental para la caracterización mecánica de un sólido. La atinada hipótesis de Young, desarrollada después por Helmholtz, de que el ojo humano dispone de tres tipos de sensores capaces de distinguir diferentes longitudes de onda (basadas en rojo, verde y violeta), es la base de la teoría tricromática del color. Fue también Young el primero en describir el astigmatismo y en fundamentar la idea de que el cristalino se deforma para permitir enfocar la visión a diferentes distancias. Explicó, además, el fenómeno de la capilaridad, basándose en el concepto de tensión superficial (ecuación de Young-Laplace) y estableció la fórmula que determina el ángulo de contacto entre una gota de líquido y una superficie plana (ecuación de Young, que cuando se consideran además efectos termodinámicos se convierte en la de Young-Dupré).

La propuesta de un sistema fonético universal (Young hablaba más de una docena de idiomas, incluyendo varias lenguas muertas) y sus trabajos de descifrado de jeroglíficos egipcios (en los que, más tarde, se basaría Champollion para descifrar la piedra Rosetta) terminarían de adornar las contribuciones de un erudito todoterreno que probablemente no tenga parangón en la historia, si no fuera porque no hemos hablado aún de su contribución a la música.

Young, que al parecer tocaba una gran variedad de instrumentos, gaita incluida,^[1] propuso un método de afinación bien temperada («temperamento de Young») considerado por algunos «una idealización» de los diferentes «buenos temperamentos» y superior a la afinación actual («temperamento igualado»). En alguna otra entrada intentaremos explicar en qué consiste el temperamento en música y los distintos métodos propuestos. Por el momento baste decir que las afinaciones bien temperadas buscan evitar las dificultades para la modulación (cambio de tono) que presentaban los antiguos sistemas pitagórico (basado en la quinta justa) y justo (basado en la tercera mayor). Mientras que en el temperamento igualado actualmente en uso todas las tonalidades mantienen las mismas relaciones interválicas, las afinaciones bien temperadas (incluida la de Young) construyen tonalidades que permiten la modulación pero son diferentes unas de otras, y tienen «distinto carácter» al presentar pequeñas diferencias interválicas. Por ejemplo, en el temperamento de Young una tercera mayor en Do mayor tiene una relación de frecuencias diferente a la de una tercera mayor en La mayor (esto no ocurre en el sistema de afinación de igual temperamento actualmente en uso).

El artículo en el que Young propone su sistema de afinación ^[2] se titula Outlines of Experiments and Inquiries Respecting Sound and Light y recoge multitud de experimentos y reflexiones sobre muy diversos temas (acústica, dinámica del aire, naturaleza del sonido, armonía, analogías entre luz y sonido). El mismo volumen de la revista recoge los artículos en los que Herschel describe su descubrimiento de la radiación infrarroja.

Aunque no baste para explicar su genio, al menos no será una sorpresa saber que, como señaló su biógrafo, Young «adhered strictly through life to the principle of doing nothing by halves».^[3] No parece un mal principio, ni para un músico ni para un científico.

[1]Measured Tones. The Interplay of Physics and Music. 2^nd ed. Ian Johnston. IOP Pub., Bristol, 2002
[2]T. Young, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Vol. 90 (1800), pp. 106-150
[3]Life of Thomas Young, G. Peacock. J.Murray Ed. London, 1855