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331

[497]

CARNOT


RETZIUS

[498]

His brother’s son was eventually to serve 

as  one  of  the  presidents  of  France’s 

Third Republic.

Among  this  group  of  politicians  was 

Nicolas,  a  scientist.  He was  educated  by 

his  father  to  begin  with,  entered  the 

École  Polytechnique  in  1812  and  gradu­

ated  in  1814.  He  had  been  trained  as  a 

military  engineer  and  fought  against  the 

armies  invading  France  in  1814.  With 

Napoleon’s fall his father was exiled  and 

his  own  advancement  was  out  of  the 

question.  He  remained  an  army  officer, 

however.

In  1824  he published  his  only work,  a 

partial  title  of  which  is  On  the  Motive 

Power of Fire.  The  book was  enough  to 

secure his place in the history of science. 

In  it  he  defined  work  as  “weight  lifted 

through  a  height.”  (This  is  now  made 

more general by defining it as “force act­

ing  through  a  distance  against  resis­

tance,”  a definition  advanced  by Coriolis 

[480].)


Carnot  was  interested  in  the  amount 

of  work  that  could  be  obtained  from  a 

heat  engine.  The  steam  engine  invented 

by  Watt  [316],  although  far  better  than 

any  previous  model,  was  quite  inef­

ficient.  In  Carnot’s  time  an  efficiency 

of  5  to  7  percent  was  all  that  could  be 

expected,  meaning that  93  to 95  percent 

of  the  heat  energy  of  the  burning  fuel 

was wasted.  Carnot was interested  in de­

termining  how  far  this  mark  might  be 

improved.

He  was  able  to  demonstrate  that  the 

maximum  efficiency  depended  upon  the 

temperature  difference  in  the  engine.  In 

the  case  of  the  ordinary  steam  engine, 

the  temperature  of  the  steam  (T, )  was 

the  hottest  part  of  the  engine,  the  tem­

perature  of  the  cooling  water  (T2)  the 

coldest.  The  maximum  fraction  of  the 

heat energy that could be  converted  into 

work,  even  if the machine  operated with 

perfect efficiency, would then be:

Ti

  ~


 

T

2

t

2

(Ti  and  T2  in  this  equation  represent 

absolute temperature,  a concept that was 

to  be  made  clear  and  explicit  by  Kelvin 

[652]  some  fifteen  years  after  Carnot’s 

death.  Indeed it was Kelvin who brought

Carnot’s  till-then-neglected  work  to  the 

attention of science in 1848.)

Carnot was  the first  to  consider  quan­

titatively  the  manner  in  which  heat  and 

work  are  interconverted.  He  was  thus 

the  founder  of  the  science  of  thermo­

dynamics  (“heat  movement”).  He  was 

not  correct  in  his  views  as to  the  nature 

of  heat  flow,  for  he  held  to  the  caloric 

theory of Lavoisier [334]. This, however, 

did not affect the validity of his results.

Carnot’s  equation  makes  it  clear  that 

what  counts  in  maximum  work  produc­

tion  are  the  maximum  and  minimum 

temperatures.  It  does  not  matter  what 

happens  to  the  temperature  in  between, 

whether  it  drops  slowly,  quickly, 

smoothly,  or  in  stages.  The  dependence 

on two extreme points only and indepen­

dence  of  the  path  between  is  charac­

teristic  of  thermodynamic  function. 

G.  H.  Hess  [528]  a  decade  later  showed 

this  to  be  true  about  the  heat  accom­

panying chemical reactions.

It  is  possible  from  Carnot’s  equation 

to  deduce what is now called  the second 

law  of  thermodynamics  and  Carnot  was 

the  first  to  be  vouchsafed  a  glimpse  of 

that  great  generalization.  He  might  well 

have  gone  on  to  bring  it  into  the  full 

light of day.  Unfortunately,  he died  in  a 

cholera  epidemic  at  the  age  of  thirty-six 

and  his  work  was  neglected.  It  was  left 

to  such  men  as  Clapeyron  [507]  and 

Clausius  [633],  a  generation  later,  to 

develop Carnot’s notions.

[498]  RETZIUS,  Anders  Adolf  (ret'- 

see-us)


Swedish  anatomist

Born:  Stockholm, October 13,

1796


Died:  Stockholm, April  18,  1860

Retzius,  the  son  of a  professor of nat­

ural  history,  studied  at the University  of 

Copenhagen  under  Oersted  [417]  among 

others.  He  obtained  a  medical  degree  in 

1819  from  the  University  of  Lund  and 

in  1824 was appointed professor of anat­

omy  at  the  Caroline  Institute  in  Stock­

holm.

His  most  important  contribution  was 



in  anthropology.  Mankind  has  always 

been  aware  of  differences  between



332

[499]

BEER


MOSANDER

[501]

groups  of human beings—skin  color, for 

instance.  In  1842  Retzius  attempted  to 

impose  an  objective  and  measurable  cri­

terion  by  using  the  skull.  The  ratio  of 

skull width to skull length,  multiplied by 

100,  he called  the  cranial  index.  A  cra­

nial index of less than  80 was dolichoce­

phalic  (“long  head”);  one  of  over  80 

was  brachycephalic  (“wide  head”).  In 

this way Europeans could be divided into 

Nordics (tall and dolichocephalic), Med­

iterraneans  (short  and  dolichocephalic), 

and Alpines  (short and brachycephalic).

This was not a satisfactory criterion of 

race,  but  it  set  the  stage  for  other  at­

tempts  to  deal  objectively  with  this  ex­

traordinarily  difficult  subject,  attempts 

that only today through the careful anal­

ysis  of  blood  groups  are  beginning  to 

yield  results.  The  evils  of  racism—such 

as  slavery  in  America  and  the  infamies 

of Nazi Germany—were given a pseudo­

scientific justification by  men who  made 

use  of  anthropological  terms  like  those 

of Retzius to serve their own purposes.

[499]  BEER, Wilhelm (bayr)

German astronomer



Born:  Berlin, January 4,  1797

Died:  Berlin,  March 27,  1850

Beer  was  a  banker  by  profession  and 

came  of  a  Jewish  family.  One  of  his 

brothers  was  a  composer  who  wrote 

under the  name of Giacomo  Meyerbeer. 

Beer’s hobby was astronomy. He built an 

observatory and, with the help of Madler 

[488], spent eight years locating the prin­

cipal features of the moon with great ac­

curacy  and  measuring  the  heights  of  a 

thousand  mountains  after  the  fashion  of 

Galileo [166].

The final  map,  published in  1836,  and 

based  on  six  hundred  nights  of  careful 

observation, showed the moon a meter in 

diameter  and  was  a  far  cry  from  Ric- 

cioli’s [185] map of two centuries before. 

Through  all  the  eight  years,  no  change 

was  observed  in  any  lunar  feature,  dra­

matic  evidence  that  the  moon  was,  at 

least for the most part,  a dead and static 

world. In his discussion of the map, Beer 

speculated  on  the  usefulness  of  an  as­

tronomic observatory on the moon which

now—a century and a quarter later—ap­

pears on the horizon of the possible.

In  1830  Beer  proceeded  to  the  map­

ping of the planet Mars and was the first 

to make a definite picture of lighter  and 

darker  areas.  On  his  map  there  was  no 

sign of  the  canals  that,  thanks  to  Schia­

parelli  [714], were to make such a stir a 

half century later.

[500]  POISEUILLE, Jean Léonard Marie 

(pwah-zoy'yuh)

French physician



Bom:  Paris, April 22,  1797

Died:  Paris,  December 26,  1869

Poiseuille, the son of a carpenter, stud­

ied  at  the  École  Polytechnique  and 

gained his doctor’s degree in  1828.

He was particularly interested in blood 

circulation  and  improved  on  Hales’s 

[249]  method  of  measuring  blood  pres­

sure by using  a  mercury  manometer  for 

the  purpose,  instead  of  allowing  the 

blood to rise in a long tube.

In order to study the manner in which 

blood  made  its  way  through  the  fine 

capillaries,  Poiseuille  studied  flow  of 

water  in  such  tubes.  He  found  that  the 

rate  of  flow  depended  on  diameter  and 

length  of  the  tubes  and  the  pressure 

difference  between  the  two  ends.  He 

worked  out  an  equation,  including  these 

values and the temperature, and this was 

eventually termed Poiseuille’s law.

Flow  depends  on  the  viscosity  of  the 

liquid,  too,  and  the  unit  of  viscosity  is 

the poise, named for Poiseuille.

[501]  MOSANDER,  Carl  Gustav  (moh- 

sawn'der)

Swedish chemist



Born:  Kalmar, September 10,1797 

Died:  Angsholm, October 15, 1858

Mosander  was  first  apprenticed  to  an 

apothecary,  went  on  to  study  medicine, 

and obtained his medical degree in  1825. 

He  served  as  an  army surgeon for  some 

years.  His  lifework  began  as  assistant  to 

Berzelius  [425],  in  whose  house  he  lived 

for  a  long  time  and  to  whose  teaching 

duties  he  succeeded  when  Berzelius  re­

333


[502]

LYELL


LYELL

[502]

tired in  1832. Mosander held the post till 

his death.

As was  natural for a  Swedish  chemist, 

he  interested  himself  in  the  rare  earth 

minerals discovered  in  Sweden by Gado- 

lin  [373].  It  was  Mosander  more  than 

anyone  else who revealed the  complexity 

of the rare earths.

In  1839  he  studied  a  compound  of 

cerium,  an element already discovered  in 

those  minerals  by  Berzelius  and  others, 

including  Klaproth  [335].  In  the  com­

pound  he  discovered  a  new  element, 

which  he  named  lanthanum  from  a 

Greek word meaning “hidden” because it 

had  been  hidden  so  effectively  in  the 

minerals.

He  did  not  publish  at  once  but,  sus­

pecting  that he was  not  through,  contin­

ued his investigations.  In  the early  1840s 

he  isolated  four  other  rare  earth  ele­

ments,  yttrium, erbium,  terbium,  and  di­

dymium.  The  first  three  were  named 

after  Ytterby,  the  quarry  in  which  the 

minerals  were  first  located,  and  the  last 

from the Greek word for “twin”  because 

it  was  so  like  lanthanum.  (In  the  end, 

didymium proved to be a mixture of two 

elements, which were not separated until 

Auer [890] turned  the trick four decades 

later.)


By the  time  Mosander was  done  there 

was  no  question  but  that  there  was  a 

whole series of very similar rare earth el­

ements.  These  were  to  remain  a  puzzle 

to  chemists  for  three  quarters  of  a  cen­

tury  until  Bohr  [1101]  and  others 

worked  out  the  electronic  structure  of 

the atom well enough to  account  for the 

properties of the rare earth elements.

[502]  LYELL, Sir Charles 

Scottish geologist

Born:  Kinnordy, Forfarshire  (now 

Angus), November  14,  1797 



Died:  London, February 22,

1875


At  Oxford,  from  which  he  graduated 

in  1819, Lyell, the son of well-to-do par­

ents, went on  to study law  and,  in  1827, 

was finally accepted for the bar. Lectures 

on geology fascinated him,  however,  and 

he  gave  more  and  more  of  his  time  to 

the subject. His Oxford teacher had been

a  neptunist  after  the  fashion  of  Werner 

[355],  but Lyell’s own investigations dur­

ing  trips  to  the  Continent  inclined  him 

more  and  more  to vulcanism  and  to  the 

principle  of  uniformitarianism  that,  un­

known  to  him,  Hutton  [297]  had  ex­

pounded a generation earlier.  In a trip to 

Paris  in  1833,  he was  further  stimulated 

by  meeting  Cuvier  [396]  and  Humboldt 

[397].  He  also  read  Lamarck’s  [336] 

book and was impressed.

When  he  finally  encountered  Hutton’s 

book, he recognized that it paralleled  his 

own  views.  Furthermore  his  travels  in 

France  and  Italy  made  it  possible  for 

him  to  bring  together  a  large  collection 

of data as confirmation of Hutton’s view 

that  the  slow  processes  of heat  and  ero­

sion  (still  proceeding today)  had  gradu­

ally  brought  about  all  the  changes  on 

earth  without  the  necessity  of  supposing 

any  catastrophes.  Indeed,  Lyell  was,  if 

anything,  too  extreme  in  his  uniformi­

tarianism and was unready even to admit 

the possibility of mild  and limited catas­

trophes.  (Nowadays  geologists  believe 

that  something  drastic  occurred  at  the 

end  of  the  Cretaceous,  something  that 

killed  off  the  dinosaurs—something  as 

dramatic perhaps  as  the  strike  of  an  as­

teroid that nearly sterilized the earth.)

Lyell  did  not  contribute anything  fun­

damentally  new  to  geology,  though  it 

was  he,  applying  the  suggestions  of  the 

classical  scholar  William Whewell  [487], 

who  first  named  a  number  of  the  geo­

logic  eras,  such as the Eocene,  Miocene, 

and  Pliocene.  He  also  estimated  the  age 

of  some  of  the  oldest  fossil-bearing 

rocks  at  the  then-unheard-of  figure  of 

240,000,000  years—but  that  is  still  less 

than half the currently accepted figure.

His most important deed was to  popu­

larize and amplify the Huttonian view in 

a book called The Principles of Geology, 

which  appeared  in  three  volumes  be­

tween  1830  and  1833  and went  through 

twelve  editions  in  his  lifetime.  In  1834 

he  received  a medal  from the  Royal  So­

ciety for his work.

Some  of  Lyell’s  conservative  col­

leagues  refused  at  first  to  accept  his 

theories, since  they seemed to lead inevi­

tably to  some form  of evolutionary  doc­

trine. That, after all, was the bugaboo of



334

[503]

HENRY


HENRY

[503]

the  time  for  conservative  scientists,  as 

Copernicanism  had  been  the  bugaboo 

two and  a half centuries before.  And  in­

deed the conservatives were right to fear 

it,  for  among the  scholars  who  accepted 

Lyell  quite  early was  the  young  Charles 

Darwin  [554].

Lyell’s  book,  clearly  and  attractively 

written,  sold  well.  Noted  geologists  like 

Murchison  [477]  and  Sedgwick  [442] 

began  to  study  the  crust  of  the  earth 

along  Huttonian  lines.  The  principle  of 

uniformitarianism  became  popular,  par­

ticularly  in  England,  and  in  the  1840s 

Lyell  visited  the  United  States  and  lec­

tured to enthusiastic crowds. Before long 

the  catastrophism  of  Cuvier  [396]  was 

dead,  though  it  maintained  itself  in 

France into the  1850s.

Lyell  formed  a  close  friendship  with 

Darwin  (who  was  himself  something  of 

a  geologist  in  his  younger  days)  and 

when  Darwin’s  great  book  on  evolution 

came out, Lyell was one of the first con­

verts to his friend’s views.

In  fact,  Lyell  carried  Darwin’s  evolu­

tionary views into the most sensitive field 

of all,  that involving the development  of 

man,  and this at a time  when  even Dar­

win  himself  was  not  prepared  to  do  so. 

In  1863  Lyell  wrote  The  Antiquity  of 



Man,  basing  his  evidence  for  man’s  an­

tiquity  on  old  artifacts  of  the  type  that 

had  been  uncovered  by  Boucher  de 

Perthes [458], As another example of his 

unconventionality,  Lyell  was  one  of  the 

strong  proponents  of  the  North  during 

the  American  Civil  War,  when  the  En­

glish  “better  classes”  were  largely  pro- 

Southem.

Lyell  was  knighted  in  1848  and 

created a baronet in 1864. He died while 

working  on  the  12th edition of his  great 

book.  Despite  his  unsettling  views  with 

regard  to  the  evolution  of  earth  and 

man,  he  was  buried  in  Westminster 

Abbey  in  appreciation  of  his  services  to 

science.

[503]  HENRY, Joseph

American physicist 

Born:  Albany,  New  York,  De­

cember  17,  1797



Died:  Washington, D.C., May 13, 

1878


The  life  of  Joseph  Henry  paralleled 

that  of  Faraday  [474]  in  many  ways. 

Henry,  like  Faraday,  came  of  a  poor 

family. He was the son of a day laborer, 

had little schooling, and was forced to go 

to  work  while  young.  Faraday  was  ap­

prenticed to a bookbinder, and Henry, at 

thirteen,  was  apprenticed  to  a  watch­

maker.  Henry  was  the  less  fortunate, 

since  he  didn’t  have  Faraday’s  associa­

tion  with  books.  At  least  he  might  not 

have had, except for an odd happening.

The  story  goes  that  at  sixteen  while 

Henry  was  on  vacation  at  a  relative’s 

farm, he chased a rabbit under a church 

building.  He  crawled  underneath,  found 

some  of  the  floorboards  missing  and 

promptly  abandoned  the  rabbit  to  ex­

plore the church. There he found a shelf 

of  books.  One  was  a  book  called  Lec­



tures on Experimental Philosophy, which 

he began leafing through. Before that,  he 

had  been  playing  with  the  notion  of 

becoming a writer, but now he was  fired 

with  curiosity  and  a  new  ambition.  The 

owner  of  the  book  let  the  young  man 

keep it and Henry returned to school.

He  entered  the  Albany  Academy, 

teaching  at  country  schools  and tutoring 

privately  on the  side  to  earn  his  tuition, 

and eventually graduated.  He was set to 

study medicine when an offer of a job as 

surveyor turned  him toward engineering. 

By  1826  he  was  teaching  mathematics 

and science at Albany Academy.

Like Faraday he grew interested in the 

experiment  of Oersted  [417],  and  he be­

came  the  first  American  to  experiment 

with  electricity  in  any  important  way 

since Franklin’s [272] pioneer work three 

quarters of a century earlier.

Sturgeon [436] had put Oersted’s work 

to  use  in  the  form  of  an  electromagnet. 

In  1829  Henry  heard  of  this  in  the 

course  of  a  visit  to  New  York  and 

thought  he  could  do  better.  The  more 

coils of  conducting wire one  could wrap 

around an iron core, the greater the rein­

forcement  of  the  magnetic  field  and  the 

stronger  the  magnet.  The  only  trouble 

was that when one started to wrap more 

and  more  wires  about  the  coil,  they 

touched and short-circuited.

It was  necessary,  therefore,  to  insulate 

the wires.  Insulation would  not interfere

335


[503]

HENRY


HENRY

[503]

with  the  magnetic  field  setup,  but  it 

would prevent short-circuiting. Insulation 

was  not  easy  to  come  by  in  those  pre­

electrical  days,  so  Henry  tore up  one  of 

his  wife’s  silk  petticoats  for  the  purpose 

(a sacrifice  to science she could  scarcely 

have  been  overjoyed with).  In  the  years 

to come a great deal of Henry’s time was 

put  into  the  brutally  boring  task  of 

slowly wrapping insulation about wire.

The  electromagnet  he  made  was  far 

more powerful than Sturgeon’s. He made 

others,  more powerful  still,  and by  1831 

had  developed  one  that  could  lift  750 

pounds  as  compared  with  the  9  pounds 

that was the best Sturgeon could ever do. 

The  same  year,  in  a  demonstration  at 

Yale  University,  another  of  his  elec­

tromagnets,  using  the  current  from  an 

ordinary battery,  lifted  more  than  a  ton 

of iron. In  1832 he reaped his reward in 

the  form  of  a  professorial  appointment 

at Princeton.

But  electromagnets  were  more  than  a 

matter  of  brute  strength.  Henry  built 

small,  delicate  ones  that  could  be  used 

for  fine  control.  Imagine  a  small  elec­

tromagnet at  one  end of a mile  of wire, 

with a battery at the other end.  Suppose 

you  could  send  a  current  through  the 

wire  by  pressing  a  key  and  closing  the 

circuit.  With  the  current  flowing,  the 

electromagnet,  a  mile  away,  could  be 

made  to  attract  a  small  iron  bar.  If  the 

key  were  then  released,  the  current 

would  be  broken,  the  electromagnet 

would  lose  its  force,  and  the  small  iron 

bar would be pulled away by a spring at­

tached  to it.  By opening and  closing the 

key  in  a particular pattern,  the  iron  bar 

a mile away could  be made to  open  and 

close, clicking away in that same particu­

lar  pattern.  By  1831  Henry  was  doing 

just this.

However,  the  longer  the  wire,  the 

greater  its  resistance  and,  by  Ohm’s 

[461]  law,  the  smaller  the  current 

flowing  through  it.  There  is  a  practical 

limit,  then,  to  the  distance  over  which 

such  a  pattern  can  be  sent.  To  circum­

vent  that,  Henry  invented  the  electrical 

relay  in  1835.  A  current  just  strong 

enough  to  activate  an  electromagnet 

would  lift  a  small  iron  key.  This  key 

when lifted would  close  a second  circuit

with  a  current  (from  a  nearby  battery) 

flowing through it. This in turn could ac­

tivate another relay.  In this way the cur­

rent would travel from relay to relay and 

could cover huge distances without weak­

ening.  The  opening  and  closing  of  a 

key  could  then  impress  its  peculiar  pat­

tern through any distance.

In  effect  Henry had  invented  the  tele­

graph.  However,  he  did  not  patent  any 

of  his  devices  for  he  believed  that  the 

discoveries  of  science  were  for  the 

benefit  of  all  humanity.  As  a  result,  it 

was  Morse  [473]  who  worked  out  the 

first  telegraph  put  to  practical  use  (in 

1844)  and  it  is  Morse  who  usually  gets 

credit  as  the  inventor.  In  tackling  the 

technical  end  of  the  problem,  Morse, 

who  was  completely ignorant  of science, 

was helped freely by Henry.  In England, 

Wheatstone  [526],  after  a  long  confer­

ence with Henry,  worked up  a telegraph 

in  1837.  Henry, an idealist,  did not mind 

not  sharing  in  the  financial  rewards  of 

the telegraph.  It bothered him,  however, 

that  neither  man  ever  publicly  acknowl­

edged Henry’s help.

Henry  missed  the  credit  for  a  more 

important  discovery  and  did  so  in  a 

more  heartbreaking  way.  At  the  Albany 

Academy,  Henry’s  teaching  duties  were 

so  heavy  that  he  could  turn  to  research 

only in the vacation month of August. In 

August of 1830 he discovered the princi­

ple  of  induction;  that is,  how  an electric 

current in one coil may set  up  a  current 

in the other through  the  development  of 

the  magnetic  field.  He  had  not  quite 

finished  his  work  at  the  end  of  the 

month so he put it aside for the next Au­

gust.

Well  before  the  next  August  he  read 



Faraday’s  preliminary  note  concerning 

his discovery of induction. Henry rushed 

back  to  his  experiments  and  published 

his  own  work,  but  by  then  it  was  too 

late.  Henry  had  done  the  key  experi­

ments  ahead  of  Faraday,  but  Faraday 

had  published  first.  Henry  was  not  one 

to feel  bitter and  always  freely  admitted 

Faraday’s priority.

In  Henry’s  paper,  however,  he  ex­

plained that the electric current in  a coil 

can  induce  another  current  not  only  in 

another coil but in itself. The actual cur­


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