Biographical encyclopedia

[893]

BOSE

ARRHENIUS

[894]

[893]  BOSE, Sir Jagadischandra (bose) 

Indian physicist

Born:  Mymensingh, India  (now 

Nasirabad, Bangladesh),

November 30,  1858 

Died:  Giridh, India,

November 23,  1937

Bose,  the  first  Indian  scientist  to  gain 

an  international  reputation,  was  the  son 

of  a  civil  servant.  He  studied  at  St. 

Xavier’s  School  in  Calcutta,  graduating 

in  1879.  He  then  went  to  England,  in­

tending to gain a medical education, but 

switched to  science  instead.  He attended 

Cambridge,  where  Rayleigh  [760]  was 

one of his teachers. He returned to India 

in  1884  and  gained  a  professorial  posi­

tion  at  Calcutta  in  1887.  The  Bose  Re­

search Institute was  founded  in Calcutta 

in  1917.  Bose  presided  over  the  dedica­

tion and served as director till his death. 

He was knighted in  1917.

Bose  was  best  known  for  his  careful 

studies of plant growth.  He devised very 

sensitive  instruments  capable  of  record­

ing  extremely  small  movements.  These 

were capable of magnifying plant growth 

ten  million times.  Bose was  thus able  to 

follow  plant  responses  to  a  variety  of 

stimuli.

[894]  ARRHENIUS, Svante August 

(ar-ray'nee-us)

Swedish chemist 

Born:  Vik  (near Uppsala), 

February  19,  1859 

Died:  Stockholm, October 2,

1927

Arrhenius,  the  son  of  a  surveyor,  was 

an  infant  prodigy  (he  taught  himself  to 

read  at  three)  and  a  brilliant  student, 

graduating  from  high  school  as  the 

youngest and brightest in his class. While 

attending  the  University  of  Uppsala  he 

began  to  study  how  electricity  passed 

through  solutions,  an  important  subject 

since  the  days  of  Davy  [421]  nearly  a 

century earlier.

Faraday  [474]  had  worked  out  the 

laws  of  electrolysis  and  from  those  laws 

it  seemed  that  electricity,  like  matter, 

must  exist  in  the  form  of  tiny  particles. 

Faraday  had  spoken  of  “ions”  (from  a

Greek  word  for  “wanderer”),  these 

being the particles that carried electricity 

through the solution,  but there remained 

the  question  as  to  just  what  the  ions 

were.  Men  like  Williamson  [650]  and 

Clausius  [633]  had  suggested  they might 

be  atoms  or  groups  of  atoms,  but  they 

did  not  proceed  to  make  the  necessary 

points  that  would  explain  matters.  Ar­

rhenius did.

He  considered the fact  that some sub­

stances,  such  as  salt  (sodium  chloride), 

conducted  electricity  when  in  solution 

and  were  “electrolytes,”  while  others, 

such  as  sugar  (sucrose),  did  not  and 

were  “non-electrolytes.”  Other  differ­

ences  between  electrolytes  and  non­

electrolytes  arose in  connection with the 

freezing point of water.

A  substance  dissolved  in  water  low­

ered  the  water’s  freezing  point  some­

what. This lowering was in proportion to 

the  quantity  of  substance  dissolved,  as 

had  been  shown  by  the  work  of  Raoult

[684]. Doubling the quantity doubled the 

lowering.

For  different  substances  in  solution, 

the lowering was in inverse proportion to 

the  molecular  weight.  Thus,  ordinary 

sugar  (sucrose)  had  a  molecular  weight 

about  twice  that  of  grape  sugar  (glu­

cose).  A gram  of glucose  dissolved  in  a 

liter of water lowered  the freezing point 

twice  as  much  as  a  gram  of  sucrose  so 

dissolved.  Since  the  glucose  molecule 

was  only  half  the  size  of  the  sucrose 

molecule,  a gram  of glucose would  con­

tain  twice  as  many molecules  as  a gram 

of  sucrose.  It  was  easy  to  show,  then, 

that the amount of lowering of the freez­

ing point was proportional to the number 

of particles present in solution, whatever 

the  dissolved  substance.  This  held,  at 

least, for non-electrolytes.

What  about  electrolytes?  A  fixed 

quantity of sodium chloride is  composed 

of  a  fixed  number  of  molecules.  From 

this the amount of lowering of the freez­

ing point  could  be  calculated.  However, 

as it turned out, the amount of lowering 

induced  by  dissolved  sodium  chloride 

was just  twice  what  it  ought to  be.  One 

explanation for this was  that  each mole­

cule of sodium  chloride gave rise  to  two 

particles.  This  was  also  true  of  other

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ARRHENIUS

ARRHENIUS

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electrolytes—potassium  bromide,  for  in­

stance, or sodium nitrate.

On  the  other  hand,  a  substance  like 

barium  chloride  or  sodium  sulfate  pro­

duced  three  times  the  lowering  that  one 

might  expect.  Each  molecule  must  give 

rise  to three particles.

This  anomalous  behavior  of  electro­

lytes  held  for  other  properties  that  de­

pended  upon  the  number  of  particles 

present,  as,  for  instance,  the  osmotic 

pressure;  that  is,  the  pressure  forcing 

liquid  through  a  semipermeable  mem­

brane  of  the  type  Graham  [547]  used 

in separating crystalloids from colloids.

Arrhenius decided that the only expla­

nation  was  that  sodium  chloride  did 

break  up  into  two  particles,  a  sodium 

and  a  chlorine,  as  soon  as  it was  placed 

in solution. Of course, these solutions did 

not contain metallic sodium and gaseous 

chlorine;  so what happened must be that 

the  sodium  and  chlorine  carried  electric 

charges,  and  that  was  why  sodium 

chloride solutions could transmit an elec­

tric current.

The positively charged sodium ion and 

the  negatively  charged  chloride  ion 

would  have  properties  quite  different 

from  the  uncharged  atoms.  In  the  same 

way,  barium  chloride  would  split  into 

three particles, a doubly charged positive 

barium ion and two singly charged nega­

tive chloride ions.

This  turned  out  to  be  a  revolutionary 

concept; a bit too revolutionary for most 

of  the  chemists  of  the  time.  Electrically 

charged  atoms  were  inconceivable  to 

those who accepted the century-old view 

of  Dalton  [389]  that  atoms  were  struc­

tureless and indivisible. Where would the 

electric  charge  come  from?  And  how 

could  a  stable  substance  like  sodium 

chloride  break  up  at  once  as  a  result  of 

solution in so mild a substance as water? 

One  of Arrhenius’  teachers,  Cleve  [746], 

dismissed  the  young  man  peremptorily 

when  the  latter  tried  to  explain  his 

theory.

Finally,  in  1884  Arrhenius  prepared 

his theory of ionic dissociation as part of 

his  Ph.D.  dissertation.  He  underwent  a 

rigorous  four-hour  examination  and  was 

then awarded the lowest possible passing 

grade by his incredulous examiners.

Fortunately  it  was  a  day  when  a  new 

kind  of  physical  chemistry  was  on  the 

rise.  The  two  brightest  stars  of  the  new 

discipline,  Van’t Hoff  [829]  and Ostwald 

[840],  were  intrigued  by  the  new  theory 

as  were  Clausius  [633]  and  J.  L.  Meyer

[685].  They  took  up  the  cudgels  on  its 

behalf  against  such  powerful  opponents 

as  Mendeleev  [705],  Ostwald  even  trav­

eled to Uppsala just to discuss the matter 

with  the  young  man.  Arrhenius  worked 

with  the  two  in  Germany  (also  with 

Boltzmann  [769])  and  for a decade they 

formed  a  loud  minority  view  in  the 

world  of  chemistry.  In  1889  Arrhenius 

contributed  to  the  new  physical  chemis­

try  again by studying how rates of reac­

tion  increased  with  temperature.  He 

suggested  the  existence  of  an  energy  of 

activation,  an  amount  of  energy  that 

must  be  supplied  molecules  before  they 

will react. This is a concept that is essen­

tial to the theory of catalysis.

Arrhenius’  stock  began  to  go  up  sud­

denly in  the  1890s, when J.  J.  Thomson 

[869]  discovered  the  electron  and  Bec­

querel  [834]  discovered  radioactivity. 

The atom was not structureless  after  all, 

it  appeared,  but was made up  of electri­

cally charged particles, notably the nega­

tively  charged  electron.  A  negative  ion 

such  as  a  chloride  ion  could  now  easily 

be  seen  to  be  a  chlorine  atom  that  had 

obtained  one electron  more  than  its  fair 

share,  while a  positive sodium  ion  was  a 

sodium atom with an electron missing. If 

the  sodium  and  chlorine  in  a  sodium 

chloride  molecule  were  held  together  by 

the  attraction  of  electric  charges,  the 

somewhat  insulating  properties  of  water 

could  make  the  atoms  fall  apart,  so  to 

speak.  If,  in  doing  so,  they  divided  the 

electrons  unequally,  a  positively  charged 

ion  and  a  negatively  charged  ion  would 

be formed.

Suddenly  Arrhenius’  ionic  theory 

made the very best kind  of sense.  He  re­

turned  to  Sweden  from  Germany  in 

1891  and in  1895 he was appointed to  a 

professorship  at the University of Stock­

holm.  In  1903,  for  the  same  thesis  that 

had barely earned him a passing grade in 

his  doctor’s  examination,  he  won  the 

Nobel Prize in chemistry.

This took place only after considerable

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ARRHENIUS

POPOV

[895]

discussion within the group awarding the 

prize as to whether it should be recorded 

as  the  prize  in  chemistry  or  in  physics; 

some  even  suggested  giving  Arrhenius  a 

half share in both prizes. Cleve, who had 

turned a deaf ear to Arrhenius a score of 

years  earlier,  now  explained  that  it  was 

this  “in-betweenness”  of  the  work  that 

had obscured its importance to him,  and 

he  made  up  for  this  by  earnestly  sup­

porting Arrhenius for the award.

Arrhenius  then  turned  to  the  large 

mysteries  of science.  He  studied  the  ap­

plication of physical chemistry to the life 

processes and was one of the forerunners 

of modem  molecular biology.  In  a  book 

entitled  Worlds in the Making, published 

in  1908,  he  upheld  the  notion  of  the 

universality of life and suggested that life 

on  earth  had  begun  when  living  spores 

had  reached  it  across  the  emptiness  of 

space.  He  pointed  out  that  spores  could 

withstand  the  cold  and  airlessness  of 

space  for  indefinite  periods  and  he 

believed  that  the  driving  force  that  car­

ried  spores  from  star  to  star  was  the 

pressure of radiation, a pressure that had 

recently  been  measured  by  Lebedev 

[952],

The  consequence  of  this  theory,  he 

believed,  was  that  life  was  diffused 

throughout the universe wherever it could 

exist  at  all,  a  view  which  has  recently 

been  revived  in  modified  form  by  Crick

[1406].  He was particularly interested  in 

the  possibility  of  life  on  Mars,  a  point 

made popular at the time by the work of 

Schiaparelli [714] and Lowell [860],

Unfortunately,  two  points,  one  experi­

mental  and  one  philosophical,  militate 

against  the  Arrhenius  theory  of  space­

wandering  spores.  The  first  is  that  al­

though  spores  are  resistant  to  cold  and 

vacuum  they  are  not  resistant to  ultravi­

olet  light  and  other  energetic  radiation. 

Since space  (at least in the neighborhood 

of  stars)  is  riddled  with  such  energetic 

radiation,  the  survival  of  spores  is  very 

questionable.

The  second  objection  is  that  a  spore 

theory  does  not really  explain  the  origin 

of  life;  it  merely  puts  it  off.  If  life  did 

not originate on the earth but on another 

world  and  reached  us  only  in  the  form 

of already living spores, how did the life

originate  in  the  first  place  on  the  other 

world?  It  took  another  generation  and 

the  work  of Urey  [1164]  and  others  be­

fore  scientists  believed  they  could  begin 

to speculate reasonably on the subject of 

extraterrestrial life.

In  his  book  Arrhenius  also  argued 

against the “heat death”  of the universe, 

the  ultimate  state  of  maximum  entropy 

envisaged  by  Clausius.  Arrhenius  be­

lieved  processes  existed  that  would  de­

crease entropy and maintain equilibrium. 

In  this  he  was  a  kind  of  forerunner  of 

those  like  Gold  [1437]  who  imagined  a 

universe undergoing continuous creation.

Arrhenius also pointed out that carbon 

dioxide  in  the  atmosphere  served  as  a 

“heat  trap,”  for  it  allowed  the  high- 

frequency sunlight  to  penetrate  freely  to 

the earth’s surface but was opaque to the 

low-frequency  infrared  radiation  which 

the  earth  reradiated  at  night.  A  slight 

rise in  carbon  dioxide  content  in  the  at­

mosphere would raise the earth’s temper­

ature  markedly  and  might  account  for 

the  worldwide  mildness  in  the  dinosaur- 

ridden Mesozoic Era. A slight fall in car­

bon  dioxide  content  might,  in  turn,  set 

off an Ice Age.  Such a suggestion  is still 

taken seriously and, indeed, may account 

for  the  situation  on  the  planet  Venus, 

where  the  atmosphere  was  found,  by 

W.  S.  Adams  [1045]  a  generation  later, 

to  be high in carbon dioxide,  and  where 

Mariner  II,  the  Venus  probe,  demon­

strated in  1962 that the surface tempera­

ture  of  Venus  was  about  350°C,  far 

higher than would be expected without a 

carbon-dioxide “greenhouse effect.”

In  1905  after  turning  down  (for  the 

second time)  the offer of a professorship 

in  Germany,  Arrhenius  was  appointed 

director of the Nobel Institute for Physi­

cal  Chemistry  and  held  that  post  until 

shortly before his death.

[895]  POPOV, Alexander Stepanovich 

Russian physicist 

Born:  Bogoslavsky,  Perm,

March  16,  1859 

Died:  St.  Petersburg,

January  13,  1906

Popov,  the  son  of  a  priest,  had  plans 

for  the  priesthood  himself  but  switched

579

[896]

LOEB

CURIE

[897]

to  mathematics.  He  graduated  from  the 

University of St.  Petersburg in  1883  and 

eventually joined its faculty.

Like Marconi [1025] he recognized the 

importance  of  H.  R.  Hertz’s  [873]  dis­

covery  of  radio  waves  and  began  to 

work on methods of receiving them over 

long  distances  the  year  before  Marconi 

did.  He  was  the  first  to  use  an  antenna 

and  in  1897  could  send  a  signal  from 

ship to shore for three miles.

In  the  years  following,  Popov  man­

aged  to  persuade  the  Russian  navy  to 

begin the installation of radio equipment 

in  its  vessels.  However,  Popov  was 

mainly  interested  in  using  his  receiver 

for  signals  from  lightning  strokes,  in  his 

studies  of  the  physics  of  thunderstorms, 

and it was Marconi who took the crucial 

step  of commercializing  the  radio  signal, 

and the dramatic one of sending it across 

the ocean.

The  Soviet  Union,  in  a  fit  of  nation­

alist fervor, insists that it was Popov who 

invented  the  radio.  Though  the  Soviet 

Union  has  a poor case,  it is not  quite  as 

poor  as  the  nationalist  fervor  of  nations 

opposed  to  the  Soviet  Union  makes  it 

out to be.

[896]  LOEB, Jacques

German-American physiologist 

Born:  Mayen,  Rhenish Prussia, 

April  7,  1859 

Died:  Hamilton,  Bermuda, 

February  11,  1924

Loeb,  the  son  of  a  prosperous  Jewish 

businessman,  obtained his M.D.  at Stras­

bourg  in  1884  and  taught  first  at  Stras­

bourg and then at Wurzburg. After mar­

rying  an  American  philologist,  he  emi­

grated  to  the  United  States.  He  arrived 

in  1891  and  joined  the  faculty  of  the 

University of Chicago.  In  1902 he trans­

ferred  to  the  University  of  California 

and  in  1910  joined  the  staff  of  the 

Rockefeller  Institute  for  Medical  Re­

search  (now  Rockefeller  University)  in 

New York.

Leob  was  a  mechanist  at  the  time 

when  mechanism  was  reaching  new 

heights,  thanks  to  the  work  of  Sherring­

ton  [881]  and  Pavlov  [802]  on  reflexes.

Loeb tried to show that the tropisms that 

govern  plant  behavior  (simple  reactions 

toward  or  away  from  light,  water,  grav­

ity,  and  so  on)  might be  applied to  sim­

ple animals and that,  indeed,  it was pos­

sible  to  elaborate  such  behavior  into 

quite  complicated  structures.  He  even 

suggested  that  man’s  morals  and  ethics 

were but the products of tropism combi­

nations.

In  1899  he  attracted  wide  attention 

when  he  found  that  an  unfertilized  sea 

urchin  egg  could  be  made  to  develop  to 

maturity  by  proper  environmental 

changes.  Such  “artificial  parthenogen­

esis”  was  later  extended  to  frogs.  Un­

doubtedly,  part  of  the  interest  in  this 

work among laymen was founded on the 

grisly  (but  unjustified)  thought  that  the 

male  sex  might  turn  out  to  be 

superfluous.

[897]  CURIE, Pierre 

French chemist 

Born:  Paris,  May  15,  1859 

Died:  Paris, April  19,  1906

Pierre,  the  son  of  a  physician,  was  a 

slow  learner  as  a  child  and  received  his 

early schooling at home. Then he studied 

at  the  Sorbonne  where  he  gained  his 

bachelor’s  degree  in  1875  and  his 

master’s  in  1877.  From  1878  he  was  an 

assistant  teacher  in  the  physical  labora­

tory there.

In  1880  he  and  his  brother  observed 

how an electric potential appeared across 

crystals  of  quartz  and  of  Rochelle  salt 

when pressure was  applied  to them.  The 

potential  varied  directly  with  the  pres­

sure  and  the  brothers  named  the  phe­

nomenon  piezoelectricity,  from  a  Greek 

word  meaning  “to  press.”  Conversely,  if 

a  rapidly  changing  electric  potential  is 

applied to such a crystal, its faces can be 

made  to  vibrate  rapidly.  In  this  way  the 

crystal  can  be  used  to  set  up  beams  of 

ultrasonic  sound,  sound  waves  with  fre­

quencies  far  too  high  to  hear.  Crystals 

with piezoelectric  properties  form  an  es­

sential  portion  of  sound-electronic  de­

vices  such  as  microphones  and  record 

players.

For  his  doctorate,  which  he  obtained

5 8 0

[898]

REID

OSBORNE

[900]

in  1895,  Pierre  Curie  studied  the  effect 

of  heat  on  magnetism  and  showed  that 

there  is  a  certain  critical  temperature 

(still  called  the  Curie  point)  above 

which  magnetic  properties  disappear.  In 

that  same  year  he  married  Marie  Sklo- 

dowska [965]  and after that his scientific 

career  merged  with  hers.  Earlier  in  life 

he had said a wife  was  a hindrance to  a 

scientist, but Marie was surely an excep­

tion.

He  conducted  one  dangerous  experi­

ment  on  his  own.  Becquerel  [834]  had 

noted a skin bum after carrying some ra­

dium in his pocket. Curie confirmed this 

in  1901  by  deliberately  inducing  a  bum 

on  his  arm.  He  also  measured  the  heat 

given  off  by  radium  as  140  calories  per 

gram per hour. This was the first indica­

tion of the huge energies available within 

the  atom;  energies  that  were  to  make 

themselves  all  too  evident  in  nuclear 

bombs.  Thus  began  an understanding  of 

the dangers of radioactivity, dangers that 

hang dreadfully over mankind today.

In  1904 he was appointed professor of 

physics at the Sorbonne,  a post to which 

his wife succeeded when, two years later, 

his  life  was  snuffed  out  in  a  street  acci­

dent.

[898]  REID, Harry Fielding 

American geophysicist 

Born:  Baltimore,  Maryland,

May  18,  1859

Died:  Baltimore, Maryland,

June  18,  1944

Reid,  the  first  American  geophysicist, 

was  a  great-grandnephew  of  George 

Washington on his mother’s side.  He ob­

tained  his  Ph.D.  at  Johns  Hopkins  Uni­

versity  in  1885,  and  after  teaching  at 

Case  School  of  Applied  Science  (now 

Case Western Reserve University)  and at 

the  University  of  Chicago,  he  returned 

to Johns Hopkins as a professor of phys­

ics in  1894  and  remained there until  his 

retirement in  1930.

His  early  interest  was  in  glaciers  and 

their movements  and perhaps  it was this 

that led him to consider the earth’s crust 

and  its  movements.  He  was  part  of  the 

scientific committee chosen to investigate

the  San  Francisco  earthquake  of  1906. 

His  observations  of  the  displacement  of 

the  crust that resulted from that  disaster 

led  him  to  propose  the  “elastic  rebound 

theory.”  This  supposed  that  faults  were 

preexisting  and  were  not  breaks  in  the 

cmst  caused  by  earthquakes.  Rather, 

pressures  along  the  fault  increased  until 

there was  a  sudden  slippage  of  one  side 

of the  fault  against  the other,  the  vibra­

tions  causing  the  effects  of  the  earth­

quake.  This  theory  is  still  accepted 

today.

[899]  SMITH, Theobald

American pathologist

Born: Albany, New York, July 31,

1859

Died:  New York, New York, 

December  10,  1934

Smith was the son of a tailor, who, to­

gether  with  his  wife,  were  of  German 

birth  (the  surname  being,  originally, 

Schmitt).  He  graduated  from  Cornell 

University in  1881  with honors,  then  at­

tended  Albany  Medical  College,  getting 

his M.D. in 1883 at the top of his class.

In  1892  he  demonstrated  that  Texas 

cattle  fever  was  caused  by  a  protozoan 

parasite  that  was  spread  by  blood-suck­

ing ticks. This was the first  definite  indi­

cation of the spread of disease by blood­

sucking  arthropods  (ticks  in  this  case, 

insects  in  others).  It  was  met  with  con­

siderable  skepticism  but  it  laid  the 

groundwork  for  the  findings  of  Reed 

[822], Ricketts [992],  and others.

[900]  OSBORNE, Thomas Burr 

American biochemist 

Born:  New Haven, Connecticut, 

August 5,  1859

Died:  New  Haven,  January  29, 

1929

Osborne,  the  son  of  a  banker,  gradu­

ated  from  Yale  in  1881,  made  a  half­

hearted  attempt  in  the  direction  of  a 

medical career, then went on to graduate 

work  in  chemistry.  He  obtained  his 

Ph.D.  in  1885  with  a  dissertation  on  in­

organic analysis but then took a position