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571

[887]

PLANCK


PLANCK

[887]

when Max was nine years old and he ob­

tained  his  first  education  there.  In  his 

college days he transferred from  Munich 

to Berlin and there,  as was true of Hertz 

[873],  studied  under  Helmholtz  [631], 

Clausius  [633],  and  Kirchhoff  [648],  re­

ceiving  his  doctorate  summa  cum  laude 

in  1879  (suffering  a  two-year  delay  be­

cause of illness).

In  1880  he  joined  the  faculty  at  Mu­

nich  and  five  years  later received  a  pro­

fessorial appointment  at  Kiel  University. 

In  1889  he  replaced Kirchhoff,  who had 

died,  at  the  University  of  Berlin.  He 

remained  there  until  his  retirement  in 

1926.

Planck’s  doctoral  work  was  on  ther­



modynamics  because  of  his  interest  in 

the  works  of  Clausius.  He  claimed  that 

Helmholtz did not read his dissertation at 

all and that though Kirchhoff read  it,  he 

disapproved.  Clausius  himself  was  not 

interested.  And,  indeed,  Planck’s  doc­

toral work was of minor importance and 

was  perhaps  worth  no  more  than  these 

great  men  indicated  by  their  lack  of  in­

terest. In time, however, Helmholtz grew 

to  appreciate  Planck  and  was  instru­

mental in getting him his Berlin appoint­

ment.

In  Berlin,  Planck  turned  to  the  prob­



lem,  first  raised  by  his  old  teacher, 

Kirchhoff,  of  the  black  body,  one  that 

absorbs  all  frequencies  of  light  and 

therefore,  when  heated,  should  radiate 

all frequencies  of light.

But  now  comes  a  delicate  point.  The 

number  of  different  frequencies  in  the 

high-frequency  range  is  greater  than  the 

number in  the  low-frequency  range;  just 

as  the  number  of  integers  higher  than  a 

million is greater than the number of in­

tegers  lower  than  a  million.  If  a  black 

body  radiated  all  frequencies  of  elec­

tromagnetic  radiation  equally,  then  vir­

tually all the energy would be radiated in 

the high-frequency region; just as, if you 

were  asked  to  pick  any  number  at  all 

you  would  be  almost  certain  to  pick  a 

number over a  million  because there  are 

so  many  more  numbers  to  choose  from 

in that region. This situation, with regard 

to  radiation,  is  referred  to  as  the  “violet 

catastrophe”  because  the  highest  fre­

quency radiation in the visible light spec­

trum is the violet.

In  actuality,  this  does  not  happen; 

there  is  no  violet  catastrophe  and  the 

physical  theory  of  the  1890s  could  not 

explain  why.  Both Wien  [934]  and  Ray­

leigh  [760]  tried  to  work  out  equations 

describing how the radiation of the black 

body  was  distributed  in  actual  fact. 

Wien’s  equation  worked  pretty  well  at 

high  frequencies  but  not  at  low.  Ray­

leigh’s  equation  worked  at  low  frequen­

cies but not at high.

In  1900  Planck  managed  to  work  out 

a  relatively  simple  equation  that  de­

scribed  the  distribution  of  radiation  ac­

curately  over  the  entire  stretch  of  fre­

quency.  His  equation  was  based  on  a 

crucial  assumption:  energy  is  not  infi­

nitely subdivisible. Like matter, it existed 

in  “particles.”  These  particles  Planck 

called  quanta  (from  Latin,  meaning 

“how much?”)  or,  in  the singular,  quan­

tum.

He  further  supposed  that  the  size  of 



the  quantum  for  any  particular  form  of 

electromagnetic  radiation  was  in  direct 

proportion to its frequency. Thus,  the vi­

olet  light  at  one  extreme  of  the  visible 

spectrum  has  twice  the  frequency  of the 

red  light  at  the  other  extreme.  A  quan­

tum  of  that  violet  light  would  therefore 

contain  twice  the  energy  of  a  quantum 

of red light.

Now then, suppose  energy can only be 

absorbed  or  emitted  in  whole  quanta. 

Therefore, when a black body radiates, it 

is  not  likely  to  radiate  all  wavelengths 

equally.  To  radiate  low  frequency  is 

easy,  for only a small quantity of energy 

must  be  brought  together  to  form  a 

quantum  of  low-frequency  radiation. 

However,  to radiate higher-frequency ra- ' 

diation  requires  more  energy  and  it  is 

less  probable  that  the  additional  energy 

can be gathered together. The higher the 

frequency  the  less  probable  the  radia­

tion.  Thus,  a  body  at  600°C  radiates 

mostly  in  the  small-quantum  infrared 

with  just  enough  in  the  visible  red  to 

give  it  a  glow.  There  is  no  violet  catas­

trophe  because  although  the  high  fre­

quencies  are  many,  their  quantum- 

energy  requirements  make  their  radia­

tion improbable.



572

[887]

PLANCK


EIJKMAN

[888]

As  temperature goes up,  the supply of 

energy  is  heightened  and  it  becomes 

more  and  more probable that higher en­

ergy  quanta  can  be  radiated.  For  that 

reason,  as  an  object  heats  up,  the  light 

radiated  turns orange,  yellow,  and  even­

tually  bluish.  In  this  way  Wien’s  law, 

worked  out  by  observation  only,  was 

given a theoretical basis.

The small constant  that  is  the ratio  of 

the  frequency  of  the  radiation  and  the 

size  of  the  quantum  is  called  Planck’s 

constant  and  it  is  symbolized  as  h.  It  is 

now  recognized  as  one  of  the  funda­

mental constants of the universe.

This  theory  was  so  revolutionary  that 

it was  not accepted by physicists  at once 

and,  in  fact,  Planck  himself  did  not 

quite  believe  it  but  half-suspected  it 

might  be  only  a  piece  of  mathematical 

jugglery  without  any  correspondence  to 

anything real in nature.  He struggled for 

years to  find  a way  around  his  own  dis­

covery  and  would  not  accept  statistical 

interpretations  of thermodynamics  intro­

duced by Boltzmann [769],

In  1905  Einstein  [1064]  first  applied 

the  quantum  theory  to  an  observable 

phenomenon that could not be explained 

by  nineteenth-century  physics—to  the 

photoelectric  effect  first  noted  by Hertz. 

Planck  would  not  quite  believe  that  ei­

ther,  although  he  readily  accepted  Ein­

stein’s theory of relativity.

Then,  in  1913  Bohr  [1101]  incorpo­

rated the  quantum theory into the  struc­

ture  of  the  atom  and  explained  a  great 

deal  that  nineteenth-century  physics 

could  not.  In  fact,  all  of  physics  before 

1900  is  now  called  classical  physics  and 

after  1900 it is modem physics.  The wa­

tershed  is  the  quantum  theory.  Modern 

physics  could  not  exist  without  new 

forms of mathematical  analysis involving 

quanta,  this  being  referred  to  as  quan­

tum mechanics.

In  1918  the  importance  of  the  quan­

tum  theory had reached  the  point where 

Planck received the Nobel Prize in phys­

ics.  Einstein  and  Bohr,  for  the  use  they 

made of it, received the prize  a very few 

years later.

The joy of the  Nobel  Prize must  have 

been  tempered  for  Planck  by  the  death 

of  a  son  in  action  in  World  War  I  and

the  loss,  at  this  same  period,  of  his  two 

daughters in childbirth.

In  1930 Max Planck became president 

of the Kaiser Wilhelm Society  of Berlin, 

and  it was renamed the Max Planck So­

ciety.  His old age saw his renown  in  the 

world  of  science  second  only  to  that  of 

Einstein.  Nor  was  he  too  old  to  resist 

Hitler  firmly  in  the  days  of  Nazi  ascen­

dancy.  He  conceived  it  his  duty  to  re­

main  in Germany but at no  time  did  he 

lend  his voice  and  prestige  to  the  Hitler 

regime  in  any  way.  He  interceded  per­

sonally  (but  unsuccessfully)  with  Hitler 

on  behalf  of  his  Jewish  colleagues  and 

was  forced  to  resign  his  presidency  of 

the Max Planck Society  in  1937  in  con­

sequence.

World  War  II  was  disastrous  for him. 

His  house  was  destroyed  by  Allied 

bombings  and  his  son  Erwin  was  exe­

cuted in  1944,  accused of taking  part  in 

the plot against Hitler’s life.

Planck  lived  into  his  ninetieth  year, 

however,  surviving  World  War  II  and 

living  to  see  Nazism  destroyed.  He  was 

rescued  by  American  forces  in  1945, 

while  in  flight  during  the  last  days  of 

confusion  before  Germany’s final  defeat. 

He  was  renamed  president  of  the  Max 

Planck Society until a successor could be 

found.  He  was  returned  to  Gottingen 

and  there  spent  his  last  two  years,  hon­

ored and respected.

[888]  EIJKMAN,  Christiaan  (ike'mahn) 

Dutch physician 



Born:  Nijkerk, August  11,  1858 

Died:  Utrecht, November 5,  1930

Eijkman,  the  son  of  a  schoolmaster, 

obtained  his  medical  degree  at  the  Uni­

versity of Amsterdam in  1883, then went 

to  Germany  to  study under  Koch  [767]. 

At  first he  had  been  interested  in  physi­

ology,  but  after a short stay in the  army 

in  the  Dutch  East  Indies  he  grew  inter­

ested  in  bacteriology  and  began  to  work 

in  that  field  after  having  been  invalided 

home.  In  1886,  when  he  was  strong 

enough  to  return  to  the  East  Indies,  it 

was  as  part  of  a  medical  team  sent  to 

study  the  disease  beriberi.  Koch  had 

been  asked  to  tackle  this  particular  dis­

573


[888]

EIJKMAN


PEANO

[889]

ease but the press of work forced him  to 

refuse  the  project  and  he  suggested  his 

former pupil Eijkman for the task.

Pasteur’s  [642]  germ  theory  of disease 

was,  at the time,  leading to victory  after 

victory  at  the  hands  of  such  physicians 

as Koch and Behring [846]. In the  1880s 

it almost seemed natural to think that all 

diseases were caused by microorganisms. 

Consequently,  the organism that  was  re­

sponsible  for  beriberi  was  sought  but  in 

vain.  Most  of  the  group  returned  home 

with  nothing accomplished,  but  Eijkman 

remained behind in Batavia  (the modem 

Djakarta)  as  director  of  a  new  bacteri­

ological  laboratory  medical  school  for 

native  doctors.  In  1896  he  solved  the 

problem of beriberi, partly by accident.

A  disease  broke  out  among  the 

chickens being used at the laboratory for 

bacteriological  researches.  It  showed 

symptoms  similar  to  beriberi.  Eijkman 

pounced  upon  those  chickens,  trying  to 

find  the  germ  causing  it,  trying  to 

transfer  the  disease  from  a  sick  chicken 

to  a  healthy  one.  He  failed  in  both  at­

tempts.  Then,  as  suddenly  as  it  had  ap­

peared, the disease vanished, and nothing 

was left on which to experiment.

Eijkman  investigated  in  other  direc­

tions and found that for a certain period 

one  of  the  cooks  had  been  using  rice 

from  the  hospital  stores  to  feed  the 

chickens.  The  cook  was  transferred  and 

the succeeding functionary did  not  think 

it right to use rice meant for hospital pa­

tients  on  chickens.  He  went  back  to 

commercial  chicken  feed.  The  chickens 

had  developed  the  disease  only  when 

they were on the rice.

Eijkman  found  that  he  could  produce 

the  disease  at  will  by  feeding  the 

chickens  polished  rice of highest  quality. 

By  feeding  them  on  unpolished  rice,  he 

cured  it.  Eijkman  was  thus  the  first  to 

pinpoint  what  we  now  call  a  “dietary- 

deficiency  disease,”  that  is,  a  disease 

caused  by  the  absence  from  the  diet  of 

some  essential  component  that  need  be 

present only in traces to prevent the dis­

ease.


Eijkman  did  not  appreciate  the  true 

meaning  of  his  findings  at  first.  He 

thought  that  there  was  a  toxin  of  some

sort  in rice grains  which was  neutralized 

by  something  else  in  the  hulls.  In  the 

course of the next decade,  however,  sev­

eral  people  suggested  the  correct  expla­

nation,  the  most  prominent  being  Hop­

kins [912]. The missing trace  component 

then  received  the  name  “vitamine”  from 

Funk  [1093],  the  word  losing  its  final 

“e”  and becoming “vitamin”  a few years 

later.

Thus,  with  the  turning  of  the  century 



it was shown that the germ theory of dis­

ease,  admirable  though  it  was,  did  not 

offer  a  universal  explanation  for  all  dis­

orders.  There  were  some  diseases  that 

were  purely  biochemical.  About  the 

same  time  as  the  concept  of  a  dietary- 

deficiency  disease  developed,  the  re­

searches  of  Starling  [954]  and  Bayliss 

[902]  opened  the  way  to  the  under­

standing  of  still  another  variety  of  bio­

chemical disorder.

Shortly after his triumph, Eijkman was 

ill again and returned to the Netherlands 

for good,  becoming professor  of hygiene 

at  the  University  of  Utrecht.  In  1929, 

with  the  significance  of  his  finding  fully 

realized,  he  shared  the  Nobel  Prize  in 

medicine  and  physiology  with  Hopkins, 

though he was by then too ill to travel to 

Stockholm to accept the prize in person.

[889]  PEANO, Giuseppe (pay-ah'noh) 

Italian mathematician 



Born:  Cuneo,  Piedmont,

August 27,  1858



Died:  Turin, April 20,  1932

Peano’s  uncle  was  a  priest  and  lawyer 

who took charge of the boy when he was 

twelve and saw to his education.  In  1876 

Peano  entered  the  University  of  Turin 

and graduated with high honors in  1880. 

He gained  a  professorial  appointment  at 

Turin  in  1890.

Peano  labored  to  develop  the  system 

of  symbolic  logic  beyond  the  beginnings 

of  Boole  [595],  In  1889  he  published  A 

Logical  Exposition  of  the  Principles  of 

Geometry  in  which  he  applied  symbolic 

logic  to  the  fundamentals  of  mathe­

matics,  a  work  Whitehead  [911]  was  to 

carry  further  a  quarter  century  later.



574

[890]

AUER


AUER

[890]

Peano built up a system of axioms begin­

ning with undefined concepts  for “zero,” 

“number,”  and  “successor.”  In  1890  he 

accepted  a professorship  in  mathematics 

at the University of Turin.

Peano  stepped  out  of  mathematics  in 

1903  in  order  to  invent  what  he  hoped 

would  be  an  international  language  (for 

speakers  of  the  West  European  lan­

guages  at  any rate)  by  adopting  a  form 

of  what  might  almost  be  called  pig 

Latin.  It made  use of  Latin  stems  with­

out  inflections,  throwing  in  words  from 

German and English where these seemed 

advisable.

The  result  is  “Interlingua,”  which  can 

be  read  without  trouble  by  anyone 

speaking  a  Romance language  and  with­

out  too  much  trouble  by  those  who 

speak  Teutonic  languages  provided  they 

are  not  completely  unfamiliar  with  the 

Romance  languages.  Some  scientific 

journals  now  publish  summaries  of  the 

papers  they  contain  in  Interlingua  as  a 

device  for  reaching  as  many  people  as 

possible with a minimum of translation.

[890]  AUER, Karl, Baron von Welsbach 

(ow'er)

Austrian chemist 



Born:  Vienna, September  1,  1858 

Died:  Welsbach Castle, Carinthia, 

August 8,  1929

Auer  was  the  son  of  the  director  of 

the  Imperial  Printing  Press  in  Vienna 

and  had  a  good  education.  For  his  col­

lege  training  he  traveled  to  Heidelberg 

and  studied  under  Bunsen  [565].  There 

he grew interested in rare earths, particu­

larly in the supposed element  didymium, 

discovered  a  generation  earlier  by  Mo­

sander  [501].  In  1885,  after  much  care­

ful  work,  he  managed  to  show  that 

didymium  (derived  from  the  Greek 

word  for  “twin”)  was  twins  in  actual 

fact.  He  isolated the  oxides  of two sepa­

rate rare earth elements from didymium, 

and  these  he  named  praseodymium 

(“green  twin,”  from  the  color  of  a 

prominent spectral line)  and neodymium 

(“new twin”).

Auer  was  the  first  to  find  practical

uses  for  the  rare  earth  elements.  It  oc­

curred  to  him  that  gas  flames  might  be 

made to  give more light if they were  al­

lowed  to  heat  up  some  compound  that 

would itself then glow brightly.

He  tried  many  substances  that  would 

glow  at  high  heat  without  melting  and 

finally  found  that  if  he  impregnated  a 

cylindrical fabric with thorium nitrate to 

which  a  small  percentage  of  cerium  ni­

trate  (a  compound  of  one  of  the  rare 

earth elements)  was added, he could  ob­

tain a brilliant white glow in a gas flame. 

This “Welsbach mantle” was patented in 

1885.  It  would  have  greatly  improved 

city lighting had not Edison’s  [788]  elec­

tric  light  done  far  better  and  outmoded 

all  forms  of  gas  lighting.  The  mantle  is 

still used in kerosene lamps and in other 

limited ways.

Auer,  however,  improved  on  Edison’s 

lights in one respect. In  1898 he was the 

first  to  introduce  a  metallic  filament  in 

place  of  Edison’s  carbonized  thread. 

Auer used the rare metal osmium for the 

purpose.  The  metallic  filament  was 

longer  lasting  than  the  carbon,  but  os­

mium,  a member of the platinum  group, 

was  far  too  rare  to  be  really  useful. 

However,  Auer had  pointed the  way  to­

ward  Langmuir’s  [1072]  tungsten  fila­

ments a decade later.

Auer’s interest in lighting  (he chose as 

his  baronial  motto,  “more  light”)  led 

him  to  another  discovery  related  to  his 

beloved  rare  earth  elements.  He  found 

that a metallic mixture of these elements 

(appropriately  called  “Mischmetal”  and 

consisting  chiefly  of  cerium),  when 

mixed  with  some  iron,  was  strongly 

pyrophoric;  that  is,  on  being  struck,  it 

yielded  hot  sparks.  These  sparks  could 

be  used  to  light  gas  jets  and  could  even 

be  made  to  allow  automatic lighting.  In 

this  respect,  Auer  was  the  first  to  im­

prove  on  the  prehistoric  invention  of 

flint and steel. The most common use of 

Mischmetal  now  is  as  flints  in  cigarette 

lighters.

In  1901  Auer was raised to the heredi­

tary nobility by Francis Joseph I of Aus­

tria and was made Freiherr  (Baron)  von 

Welsbach.



575

[891]

PUPIN


HADFIELD

[892]

[891]  PUPIN,  Michael  Idvorsky  (poo'- 

peen  [Serbian];  pyoo-peen'  [En­

glish])


Yugoslavian-American physicist 

Born:  Idvor, Austria-Hungary 

(now part of Yugoslavia),

October 4,  1858

Died:  New York, New York,

March  12,  1935

Pupin,  the  son  of  illiterate  peasants, 

was encouraged by them to obtain an ed­

ucation.  He  spent  more  than  a  year  in 

Prague,  but  then  went  to  the  United 

States,  arriving there in  1874 as an abso­

lutely  penniless,  fifteen-year-old  immi­

grant.  Working  his  way  upward  at  any­

thing  he  could  turn  his  hand  to,  he 

finally managed to attend Columbia Uni­

versity, graduating in  1883.

He  had  intended  a  general  education 

in  the  liberal  arts,  but  a  book  of  Tyn­

dall’s  [626]  popular  essays  on  science 

fired  his  interest.  He  went  on  to  obtain 

his  doctorate  in  Germany  under  Helm­

holtz  [631],  studying  also  under 

Kirchhoff  [648].  He  returned  to  the 

United  States  to  join  the  faculty  of  Co­

lumbia University in  1890.

His inventions were numerous.  He  de­

vised  a  fluorescent  screen  that  would 

react  to  the  impingements  of  X  rays, 

which  could  then  be  observed  directly 

and photographed  more easily  (a fluoro- 

scope).  He  also  devised  a  method 

whereby  signals  could  be  transmitted 

across  thin  wires  over  long  distances 

without  distortion  by  loading  the  line 

with  inductance  coils  at  intervals,  these 

serving to reinforce the signals.  This was 

in  accord with  a suggestion  made earlier 

by  Heaviside  [806],  The  Bell  Telephone 

Company bought the device in  1901  and 

it  made  long-distance  telephony  practi­

cal.

During  World  War  I,  Pupin  partici­



pated actively in the war effort of Serbia, 

whose quarrel with Austria-Hungary had 

precipitated  the  war.  At  the  final  peace 

treaty the  section of Austria-Hungary in 

which  Pupin  had  been  born  was  joined 

to  Serbia  to  form  the  greatly  enlarged 

nation of Yugoslavia.

After  the  war  he  wrote  his  autobi­

ography,  From  Immigrant  to  Inventor, 

which won the Pulitzer Prize in 1924.

[892]  HADFIELD, Sir Robert Abbott 

British metallurgist 



Born:  Sheffield, Yorkshire, 

November 28,  1858 



Died:  London, September 30,

1940


Sheffield  was  a  great  iron  and  steel 

center  and  Hadfield,  born  the  son  of  a 

steel  manufacturer,  early interested him­

self  in  the  problem  of  improving  steel. 

He  took  over  the  family  firm  in  1882 

when ill health forced his father’s retire­

ment.

Adding  manganese  seemed  to  make 



steel  brittle,  but  Hadfield  tried  adding 

more  manganese  than  previous  metal­

lurgists  had  thought  advisable.  By  the 

time the steel was  12 percent manganese 

it  was  no  longer  brittle.  If  it  was  then 

heated  to  1000°C  and  quenched  in 

water,  it  became  super-hard  and  could 

be used for rock-breaking machinery and 

for metal  working.  Where  ordinary  steel 

used for railroad rails had to be replaced 

every nine  months,  manganese-steel  rails 

lasted twenty-two years.  It was also used 

for steel helmets in World War I.

Hadfield  patented  his  manganese-steel 

in  1883  and that marks the beginning  of 

the  triumph  of  “alloy  steel.”  Other 

metals  were  added  to  steel—chromium, 

tungsten,  molybdenum,  vanadium—in 

search of new alloys with new and useful 

properties.

By  1913  even  a  nonrusting  “stainless 

steel”  (containing chromium and nickel) 

had  come  into  use  after  one  experi­

menter had noticed that a scrap pile con­

taining  alloy  specimens  that  had  been 

discarded  as  worthless  included  some 

pieces  that  had  remained  bright  and 

shiny  after  a  long  period  in  the  open. 

Similarly Honda [985]  devised new mag­

netic  alloys.  Steel  can  now  do  innumer­

able  jobs  that  it  couldn’t  do  in  Bes­

semer’s  [575]  time.  Hadfield  was 

knighted in  1908  and made a baronet in 

1917.


During World War I, Hadfield  and his 

wife established a hospital in France.

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