Biographical encyclopedia

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[1049] 

BARKLA

BEEBE 

[1050]

own  experiments,  maintained  that  it was 

the  addition  of  oxygen  that  was  crucial 

and  that  this  addition  was  catalyzed  by 

enzymes containing iron atoms.

As it turned out this was a particularly 

fruitful  controversy,  for  both  parties 

were  right.  Together  they  made  a  good 

start  toward working  out  the  respiratory 

chain  in  tissues,  the  route  by  which  the 

body  slowly  converted  organic  molecule 

to  water  and  carbon  dioxide,  producing 

available energy in the process.

Meanwhile, the steroids, of which cho­

lesterol and the bile acids were examples, 

grew to  seem  of greater and  greater im­

portance to life.  At least one of the vita­

mins,  vitamin  D,  was  closely  related  to 

steroids and,  among the hormones, those 

controlling  sexual  development  and  re­

production  were  steroids.  As  a  result, 

Wieland,  who  was  recognized  as  one  of 

the chief elucidators of the steroid struc­

ture,  was  awarded  the  1927  Nobel  Prize 

in chemistry.

During  World  War  II,  Wieland  was 

openly  anti-Nazi  and  some  of  his  stu­

dents  were  involved  in  the  1944  treason 

trials.  Wieland  survived  the  war  and 

Nazism, however, by a dozen years.

[1049]  BARKLA, Charles Glover 

English physicist

Born:  Widnes,  Lancashire,  June 

27,  1877

Died:  Edinburgh,  Scotland,  Octo­

ber 23,  1944

Barkla  studied  at  University  College, 

Liverpool, where one of his teachers was 

Oliver Lodge  [820],  While still  a  student 

Barkla  substituted  for  Lodge  as  lecturer 

when necessary.  After graduation  Barkla 

spent time at Cambridge under Thomson 

[869]  (where  he  was  also  a  prominent 

member of  a  choral  group,  singing  bari­

tone),  returning in  1902 to Liverpool  as 

a faculty member.

In  1907 he moved to the University of 

London  and,  in  1913,  at  Edinburgh  he 

began  his  investigations  into  the  X  rays 

discovered  a few years  earlier by  Roent­

gen  [774],  Barkla  noticed  that  X  rays 

were scattered  by  gases  and  that  the  ex­

tent of scattering was proportional to the

density  of  the  gas  and  therefore  to  its 

molecular weight.  From  this  he  deduced 

that  the  more  massive  the  atom,  the 

greater  the  number  of  charged  particles 

it  contained,  for  the  charged  particles 

did the scattering. This was the first indi­

cation of a connection between the num­

ber of electrons in an atom  and its  posi­

tion in the periodic table, a move toward 

the concept of the atomic number.

In  1904  Barkla  further  showed,  from 

the  manner  in  which  X  rays  were  scat­

tered,  that they consisted  of a particular 

kind  of  wave.  They  were  transverse 

waves like those of light and not longitu­

dinal  waves  like  those  of  sound,  as 

Roentgen himself had thought.

Barkla began his  most important work 

in  1906.  He  showed  that  when  X  rays 

were  scattered  by  particular  elements, 

they  produced  a  beam  of  characteristic 

penetrance.  (At  the  time,  there  was  no 

way  of  measuring  the  wavelength  of  X 

rays,  so  Barkla  had  to  draw  his  deduc­

tions from the amount of absorption of a 

particular  beam  by  an  aluminum  sheet 

of  standard  thickness.)  If  the  elements 

were  studied  according  to  their  order  in 

the  periodic  table,  the  “characteristic  X 

rays”  they  produced  were  more  and 

more  penetrating.  It  was  these  charac­

teristic X rays that  Moseley  [1121]  soon 

used  to  bring  the  notion  of  the  atomic 

number to completion.

Barkla went on to  recognize two  types 

of  such  X  rays,  a  more  penetrating  set 

which  he  called  K  radiation  and  a  less 

penetrating  set  which  he  called  L  radia­

tion. This was the first step toward learn­

ing  the  distribution  of  electrons  within 

the  atom,  a  matter  which  Siegbahn

[1111]  and  Bohr  [1101]  were  soon  to 

illuminate.

For  his  work  on  X  rays  Barkla  was 

awarded  the  1917  Nobel  Prize  in  phys­

ics.

[1050]  BEEBE,  Charles  William  (bee'- 

bee)

American  naturalist

Born:  Brooklyn,  New  York,  July

29,  1877

Died: Simla Research Station, near 

Arima, Trinidad, June 4,  1962

662

[1050] 

BEEBE

ASTON 

[1051]

Beebe  graduated  from  Columbia  Uni­

versity  in  1898  and  then  in  1899  began 

work  at  the  New  York  Zoological  Gar­

dens  in  the  Bronx.  He  was  particularly 

interested  in  birds  and  built  up  one  of 

the finest ornithological collections in the 

world.  As  a youngster  he had  been  fas­

cinated  by  the  extraordinary  voyages  of 

Jules  Verne  (he  was  by  no  means  the 

only  scientist who  received  an  initial  in­

spiration  from  science  fiction)  and  he 

engaged  in  a  lifetime  of  extraordinary 

voyages of his own.

He  served  as  a combat  aviator  during 

World War I, traveled all over the world, 

and  wrote  fascinating  books  about  his 

experiences.  While  modem  naturalists 

from  Linnaeus  [276]  to  Andrews  [1091] 

have  achieved  fame  through  their  wan­

derings  over  the  face  of  the  earth, 

Beebe’s  chief  renown  came  with  a jour­

ney  of  less  than  a  mile—straight  down. 

The  desire  to  probe  deeply  in the  ocean 

arose out of his interest in  corals,  which 

he  wanted  to  study  in  their  native 

haunts.

Divers,  however  well  protected,  can 

only  go  down  a  few  hundred  feet  be­

neath sea  level.  Submarines  can  do  little 

better.  Beebe  decided,  however,  to  build 

a  shell  of  thick  metal  and  conquer  the 

pressures of the deep by brute force.  He 

had  to  sacrifice  maneuverability  and  be 

content  to  dangle  from  a  surface  ship 

(and  if  the  cable  holding  his  shell  were 

to break, that would be the end).

Such a shell of steel, with thick quartz 

windows,  was  built  in  the  early  1930s. 

President  Franklin  D.  Roosevelt,  a 

friend  of  Beebe’s,  helped  to  design  the 

device,  suggesting  a  spherical  shape  as 

opposed  to  Beebe’s  original  desire  for  a 

cylinder.

In  1934  Beebe  and  a  companion,  Otis 

Barton,  descended  to  a  record  depth  of 

3028  feet,  well  over  half  a  mile.  The 

dive,  made  near  Bermuda,  was  the  first 

penetration by man of depths beyond the 

surface  layer  of  the  ocean.  The  steel 

sphere was called a bathysphere  (“sphere 

of the deep”).

Beebe  did  not  think  his  trip  had 

proved  of  much  scientific  value  and 

abandoned  such  attempts  after  making 

over thirty dives. However, he paved the

way  for  Piccard’s  [1092]  bathyscaphe 

(“ship of the deep”), which a quarter of 

a  century  later  was  to  make  even  more 

spectacular plunges into the depths.

[1051]  ASTON, Francis William

English chemist and physicist 

Born:  Harbome,  near  Birming­

ham, September  1,  1877 

Died:  Cambridge,  November  20, 

1945

Aston,  the son of a merchant, finished 

high school at the top of his class in sci­

ence and mathematics in  1893  and went 

on  to  study  chemistry  at  the  University 

of Birmingham,  where  he worked under 

Frankland  [655],  In  1910  he  went  to 

Cambridge to work under J. J. Thomson 

[869],  World  War  I  (during  which  he 

served  as  an  aeronautical  engineer)  in­

terrupted,  but  he  returned  in  time  to 

help Thomson in the latter’s experiments 

on  deflecting  positively  charged  ions  in 

magnetic fields.  These experiments made 

it  appear that  atoms  of  a particular  ele­

ment  might  not  all  have  the  same 

weight,  despite  Dalton’s  [389]  original 

assumption of a century earlier.

In  order  to  decide  the  matter,  Aston 

improved  Thomson’s  apparatus  in  1919 

and designed it so that all ions of a par­

ticular mass would focus in a fine line on 

the  photographic  film.  Working  with 

neon  he  showed  that  there  were  two 

lines,  one  indicating  a  mass  of  20  and 

the  other  a  mass  of  22.  From  the  com­

parative darkness of the two lines, Aston 

calculated that the ions of mass  20 were 

ten  times as  numerous as  those of 22.  If 

all  the  ions  were  lumped  together  they 

would have an average mass of 20.2  and 

that  was,  indeed,  the  atomic  weight  of 

neon.  (Later, a third group of neon ions 

of  mass  21,  occurring  in  only  tiny  con­

centration, was discovered.)

Working  with  chlorine  Aston  found 

two  types  of  atoms,  with  masses  of  35 

and 37 in the ratio of 3 to 1. A weighted 

average came out to 35.5, which was the 

atomic weight of chlorine. By the end of 

1920 it seemed quite clear to Aston  that 

all  atoms  had  masses  that  were  very 

close to integers if the mass of hydrogen

663

[1051] 

ASTON

SODDY 

[1052]

was  taken  as  1.  The  only  reason  that 

particular  elements  had  atomic  weights 

that were not integers was that they were 

mixtures  of  different  atoms  of  different 

integral  weights.  Thus,  the  hypothesis 

first  advanced  by  Prout  [440]  a  century 

earlier was  vindicated  after all,  as  Mari- 

gnac  [599]  had  foreseen  it  might be,  al­

though  it  had  been  “killed”  over  and 

over  again  through  the  nineteenth  cen­

tury.  (Prout’s  hypothesis  had,  indeed, 

been  vindicated  by  Moseley’s  [1121] 

atomic numbers the previous decade, but 

Aston’s  work  was  the  more  direct  evi­

dence.)

Aston’s  mass  spectrograph  (so  called 

because it divided the elements into lines 

like  that  of  a  spectroscope,  with  the 

different  lines  marking  off  differences  in 

mass)  showed  that  most  stable  elements 

were  mixtures  of  isotopes,  differing  in 

mass but not in chemical properties. This 

strongly  confirmed  Soddy’s  [1052]  iso­

tope  concept,  which  that  physicist  had 

been  able  to  apply  to  radioactive  ele­

ments only.  Using  his device,  Aston was 

able  to  discover  212  of  the  287  stable 

isotopes.

A  more  refined  mass  spectrograph, 

built  in  1925,  enabled  Aston  to  show 

that  the  “mass  numbers”  of the  individ­

ual  isotopes  were  actually  very  slightly 

different from integers, sometimes a little 

above,  sometimes  a  little  below.  These 

slight  mass  discrepancies,  it  turned  out, 

represented  the  energy  that  went  into 

binding  the  component  particles  of  the 

nucleus  together  and  were  called,  by 

Harkins  [1022],  “packing  fraction”  or 

“binding  energy.”  When  one  type  of 

atom  was  changed  into  another,  the 

difference  in  binding  energy  could  make 

itself  felt  in  devastating  fashion  if 

enough  atoms  made  the  change.  Two 

decades  later,  just  such  a  wholesale 

change  in  atoms  was  found  in  connec­

tion  with  an  isotope  discovered  by 

Dempster  [1106],  and  the  nuclear  bomb 

was a reality.

Aston  was  awarded  the  1922  Nobel 

Prize  in  chemistry  for  his  mass  spec­

trograph  and  the knowledge it had given 

rise  to.  Unlike  Ernest  Rutherford  [996], 

Aston  envisaged  a  future  in  which  the

energy  of  the  atom  would  be  tapped  by 

man, and in his Nobel acceptance speech 

he spoke of the dangers involved in such 

an  eventuality.  But  such forethought  re­

mained the province of only a few scien­

tists  and  science  fiction  writers.  (Never­

theless,  he  lived  just  long  enough—by 

three months—to see the dropping of the 

first nuclear bombs on Japanese cities.)

Aston’s  business  acumen,  by  the  way, 

had  enabled  him  to  accumulate  a  large 

estate  which,  on  his  death,  he  left,  for 

the most part,  to Trinity College.

[1052]  SODDY, Frederick 

English chemist 

Born:  Eastbourne, Sussex, Sep­

tember 2,  1877

Died:  Brighton,  Sussex,  Septem­

ber 22,  1956

After studying at Oxford and graduat­

ing  in  1898  at  the  head  of  his  class  in 

chemistry, Soddy, the son of a merchant, 

went  to  Canada  in  1899.  There  he 

worked  under  Ernest  Rutherford  [996] 

at  McGill  University.  While  there,  he 

and  Rutherford worked  out  an  explana­

tion  of  radioactive  disintegration.  They 

suggested  (as  Boltwood  [987]  was  also 

suggesting)  that  each  radioactive  ele­

ment,  beginning  with  uranium  or 

thorium,  breaks  down  to  form  another 

element  as it  emits  a subatomic particle. 

The  new  element  in  turn  breaks  down, 

and  so  on,  until  lead  is  formed.  There 

are  three  series  of  such  consecutive 

breakdowns  now  known.  A  fourth  is 

possible, and although it does not exist in 

nature, it was created in the laboratory a 

generation after Soddy’s work.

Soddy  returned  to  England  in  1902 

and worked with Ramsay [832].  He then 

showed  another  facet  of  radioactive 

transformation,  for  he  demonstrated 

spectroscopically that helium was formed 

in the course of uranium breakdown.

In  the  process  of  radioactive  disinte­

gration,  some  forty  to  fifty  different ele­

ments  (as judged by  the difference in  ra­

dioactive  properties)  were  detected,  and 

there  were  no  more  than  ten  or  twelve 

places  at  the  end  of  the  periodic  table

664

[1052] 

SODDY

JEANS 

[1053]

where  they  could  possibly  be  put.  No 

chemist  desired  to  throw  out  Mende- 

léev’s [705] extremely useful table, if that 

could  possibly  be  avoided,  so  some  way 

of  allowing  for  the  large  number  of  in­

termediates had to be found.

Soddy  suggested  that  different  ele­

ments  produced  in  radioactive  trans­

formations  were  capable  of  occupying 

the  same  place in the periodic table  and 

on February  18,  1913, he called these el­

ements  isotopes,  from  Greek  words 

meaning  “same  place.”  Furthermore,  he 

indicated  the positions  in which  individ­

ual  isotopes  might  be  found  by  suggest­

ing that the emission of an alpha particle 

causes the emitting element to become a 

new  element  with  an  atomic  number 

decreased by two. The emission of a beta 

particle raises the atomic number by one. 

In  this  way,  all  the  radioactive  interme­

diates could be placed.

In  the  next  few years  it  became  quite 

clear  that  isotopes  were  really  different 

versions  of  a  single  chemical  element. 

The  isotopes differed  in  the  mass  of  the 

nucleus  and  therefore  had  different  ra­

dioactive  characteristics  (since  these  de­

pended  on  the  nature  of  the  nucleus). 

On the other hand,  all isotopes of a par­

ticular element had  the same number  of 

electrons  in  the  outer  regions  of  the 

atom  and  so  had  the  same  chemical 

properties  (since  these  depended  on  the 

number and distribution of the  electrons 

of the  atom).

By  1914  Soddy  had  demonstrated 

quite conclusively that lead was the final 

stable element into which the radioactive 

intermediates were converted.  (Boltwood 

had  suggested this might be so  a  decade 

before.)  It turned out that lead found in 

rocks that contained uranium or thorium 

did  not have  the  same  atomic weight as 

lead found in nonradioactive rocks.  This 

was  shown  clearly  by  T.  W.  Richards 

[968]. The different samples of lead were 

the same chemically, and this pointed up 

the fact that isotopes differed in the mass 

of  the  atom  but  not  in  the  chemical 

properties.

Within  five years  the  existence  of  iso­

topes in many elements that were neither 

radioactive  nor  formed  by  radioactivity

was  shown  by J.  J.  Thomson  [869]  and, 

particularly, by Aston [1051].

For  his  discovery  of  isotopes  Soddy 

was  awarded  the  1921  Nobel  Prize  in 

chemistry.  He  had  accepted  a  profes­

sorship  at  Oxford two  years  earlier,  and 

there he remained until his retirement in

1936.  The retirement was brought  on  at 

a relatively early age through his grief at 

the  death  of  his  wife.  Also,  he  did  not 

get on well at the university,  for he was 

not apparently a very tactful person.

He was enraged by the abomination of 

World  War  I  and,  in  particular,  by  the 

death  of  Moseley  [1121]  and  developed 

radical  ideas  in  consequence.  As  an  ex­

ample, he was a firm believer in odd eco­

nomic  theories  such  as  Solvay’s  [735] 

technocracy  and  wrote  angry  books  on 

the subject.

[1053]  JEANS, Sir James Hopwood

English  mathematician  and  as­

tronomer

Born:  Ormskirk,  Lancashire,  Sep­

tember  11,  1877

Died:  Dorking,  Surrey,  Septem­

ber  17,  1946

Jeans,  the  son  of  a  journalist,  was  a 

precocious,  unhappy  child,  interested  in 

clocks.  He  was  second  in  his  class  in 

mathematics  at Cambridge. After gradu­

ation  in  1898  he  taught  mathematics 

there and from  1905 to  1909 lectured at 

Princeton  University  in  the  United 

States.

Jeans  applied  his  mathematics  to  as­

tronomy with fruitful results.  He studied 

the  behavior  of  rapidly  spinning  bodies 

and,  in  particular,  their  methods  of 

breaking  up  under  the  stress  of  centrif­

ugal  force.  He  showed  that  the  nebular 

hypothesis of Laplace  [347]  was  untena­

ble, at least in the form presented by the 

French astronomer a century before.

The  nebular  hypothesis  had,  in  any 

case,  been  under  attack  for  some  time 

because,  for  one  thing,  the  planets  con­

tain  98  percent  of  the  angular  momen­

tum  of  the  solar  system.  (To  put  it  as 

simply as possible, the planets move rap­

idly in  their orbits while  the sun  rotates

665

[1053] 

JEANS

AVERY 

[1054]

rather  slowly.)  If  the  solar  system  had 

begun  as  a  whirling  cloud  of  gas,  how 

could  all  that  circular  or  near  circular 

motion  be  concentrated  in  the  outer 

edges that became the planets, and so lit­

tle  reserved  for  the  large  central  mass 

that became the sun?

Chamberlin  [766]  had  suggested  that 

the sun had had a close encounter with a 

passing  star  and  that  the  debris  lifted 

into space by the mutual gravitational at­

traction  had formed the  planets.  He had 

made some attempt to make this account 

for  the  distribution  of  angular  momen­

tum,  but  it  was  Jeans  in  1917  who  ad­

vanced the most detailed analysis.

The  passing  star,  according  to  Jeans, 

had  drawn  a  huge  cigar-shaped  lump  of 

matter  out  of  the  sun.  As  the  invader 

passed,  its  gravitational  attraction  gave 

the  cigar-shaped  matter  a  sideways  pull, 

imparting  to  it  a  great  deal  of  angular 

momentum.  The  thick  part  of  the  cigar 

produced  the  large  planets  Jupiter  and 

Saturn,  while  the  outer  parts  produced 

the  smaller  planets  beyond  and  within 

the orbits of the two giants.

This  theory  maintained  popularity  for 

a generation. Since near collisions of two 

stars  are  extremely  unlikely  because  of 

the  vast  distance  between  stars,  such  a 

theory  of  planetary  origins  would  indi­

cate that solar systems were very rare. In 

fact,  it  seemed  quite  likely that  our  sun 

(and  the  invader)  might  be  the  only 

stars in our galaxy to possess a planetary 

system.

However, a new version of the nebular 

hypothesis arose out of the shambles that 

Jeans  had  made  of Laplace’s  suggestion. 

The  new  version  was  presented  along 

new and more sophisticated lines by men 

like Weizsäcker [1376] in the last  couple 

of  years  of  Jeans’s  life.  Contemporary 

thought,  which  quite  discredits  the  vari­

ous theories of catastrophic origin of the 

solar  system,  would  make  it  seem  that 

planetary  systems  are  common  indeed. 

In  1928,  the  year  in  which  he  was 

knighted,  Jeans  speculated  that  matter 

was  constantly  being  formed  (at  a  very 

slow rate)  in the  universe.  This  specula­

tion  was  to  be  elevated  into  a  serious 

theory  by  men  like  Gold  [1437]  and 

Hoyle  [1398],

From  1919  to  1929  Jeans  was  secre­

tary of the Royal Society and in  1934 he 

was  appointed professor of astronomy at 

the  Royal  Institution  in  London.  How­

ever, Jeans was known more for his writ­

ings  on  astronomy  for  the  layman  than 

for  his  serious  contributions  to  the  sub­

ject.  From  1928  he  devoted  himself  en­

tirely to such writings.  His  most popular 

books,  perhaps,  were  The  Universe 

Around  Us  (1929)  and  Through  Space 

and Time  (1934).

[1054]  AVERY, Oswald Theodore 

Canadian-American physician 

Born:  Halifax,  Nova  Scotia,  Oc­

tober 21,  1877

Died:  Nashville,  Tennessee,  Feb­

ruary 20,  1955

Avery,  the  son  of  a  clergyman  who 

emigrated  to  the  United  States  in  1887, 

obtained  his  medical  degree  from  Co­

lumbia University in  1904 and joined the 

staff  of  the  Rockefeller  Institute  (now 

Rockefeller  University)  in  New York  in 

1913.

His  field  of  research  involved  the 

pneumococci—the  pneumonia-causing

bacteria.  Bacteriologists  had  been  study­

ing two  different  strains  of  pneumococci 

grown  in  the  laboratory—one  with  a 

smooth  coat  (S),  and  the  other  lacking 

the  coat  and  therefore  rough  in  appear­

ance  (R).  Apparently  the  R  strain 

lacked some enzyme needed to make the 

carbohydrate  capsule.  It  was  discovered 

that  if  an  extract  of  the  S  strain  was 

mixed  with  live  R  strain  and  the  whole 

injected into  a mouse,  the mouse’s tissue 

would  eventually  contain  live  S  strain. 

The S extract  (thoroughly nonliving)  ap­

parently  contained  a factor of some sort 

that  supplied  the  necessary  enzyme  to 

the  R  strain  and  converted  it  into  an  S 

strain.

Everyone was sure the factor was pro­

tein  in  nature.  In  1944,  however,  Avery 

and  his  associates  studied  the  S  extract 

and  were  able  to  show  that  the  factor 

was  pure  deoxyribonucleic  acid  (DNA) 

and  that  no  protein  was  present.  This 

was  a  key  development.  Until  then, 

DNA had been thought to be a relatively