Biographical encyclopedia

[314]

MESMER

BERGMAN

[315]

and  affecting  the  lives  of  human  beings. 

In  any  age  he  would  have  been  inter­

ested in whatever ill-understood phenom­

enon  was  claiming  the  attention  of 

scholars.  In  the  late  eighteenth  century 

this  meant  electricity  and  magnetism, 

and  as  a  physician  he  naturally  at­

tempted  to  turn  these  forces  to  the  cur­

ing of disease.

He began by passing magnets over the 

bodies  of  his  patients  and  managed  to 

effect  cures  in  some  cases.  Later  he  dis­

covered  that  magnets  were  unnecessary 

and that the same happy results could be 

achieved by the simple passing of hands. 

He decided that in the latter case he was 

making use of “animal magnetism.”

His  practice  in  Vienna  was  not  with­

out  troubles.  His  undoubted  cures  (well 

advertised  by  doctor  and  patient  alike) 

were  mixed  with  failures.  The  patients 

who  suffered these  failures  naturally felt 

aggrieved,  and  charges  of  malpractice 

multiplied. The unsympathetic police or­

dered Mesmer to move on.

He  went  to  Paris  in  1778  and  there 

became  the rage. The volatile French so­

ciety  of  the  day,  in  the  twilight  of  the 

Age  of  Reason,  was  ready  for  any  nov­

elty  expressed  in  scientific-sounding 

words.  Orthodox  Parisian  doctors  were 

naturally enraged, and eventually a com­

mission of experts  investigated  Mesmer’s 

methods.  Among  the  experts  was  Ben­

jamin  Franklin  [272],  who  was  then  in 

Paris  representing the  brand-new  United 

States,  Lavoisier  [334],  and Joseph  Guil- 

lotin,  the  inventor  of the  guillotine.  The 

experts  reported  unfavorably  and  in 

1785  Mesmer was  forced  to leave  Paris. 

He  retired  to  Versailles,  then  to  Swit­

zerland,  then  to  his  native  region,  and 

obscurity.  (Franklin,  by  the  way,  al­

though denying the validity  of  Mesmer’s 

work,  made  it  clear  he  felt  that  cures 

could be effected by suggestion and went 

on  to  discuss  psychosomatic  ailments  in 

almost modern terms.)

Although  Mesmer  was  90  percent 

gobbledygook,  he  was  in  earnest  and 

there is no reason to doubt that his cures 

were  genuine.  His  followers  raised  the 

gobbledygook  percentage  to  100,  but  it 

remains clear, in retrospect, that Mesmer 

was  curing  psychosomatic  ailments  by

suggestion.  His  methods,  refined  and 

freed  of  some  of  their  mumbo-jumbo, 

became  respectable  once  more  a  half 

century  later  when  Braid  [494]  rein­

troduced  what  he  called  hypnotism.  An 

accepted synonym for hypnotism is, even 

today,  mesmerism,  in  honor  of the  Aus­

trian doctor.

[315]  BERGMAN, Torbem Olof 

Swedish mineralogist 

Born:  Katrineberg, Vastmanland, 

March 9,  1735 

Died:  Medevi, July 8,  1784

Bergman,  the  son  of  a  tax  collector, 

obtained  his  doctor’s  degree  at  the  Uni­

versity  of  Uppsala  in  1758.  Though  a 

physicist and mathematician as well  as  a 

chemist, he was chiefly interested in min­

eral  classification,  which  is  not  surpris­

ing,  considering  that  he  had  studied 

under  that  great  classifier  Linnaeus 

[276].

Bergman  based  his  classification  on 

chemical  characteristics  rather  than  on 

appearance  alone,  as  his  older  contem­

porary  Cronstedt  [292]  was  also  doing. 

Bergman  evolved  a  theory  to  explain 

why one substance reacted with a second 

but  not,  perhaps,  with  a  third,  by  sup­

posing  the  existence  of  “affinities”  (that 

is,  attractions)  between  substances  in 

varying  degrees.  He  prepared  elaborate 

tables  listing  affinities,  and  they  were 

very  influential  during  his  lifetime  and 

for a few decades after.

He  also  attempted  to  produce  exact 

determinations  of  mineral  composition 

(“quantitative  analysis”)  by  producing 

precipitates  and  weighing  them  accu­

rately  (“gravimetric  determinations”).

Yet  neither  these  things  nor  such 

specific  discoveries  as  the  fact  that  car­

bon  dioxide  possessed  acidic  properties 

in  solution  is  what  he  is  best  remem­

bered  for.  His  greatest  discovery  was  a 

human  being,  Scheele  [329],  the  apothe­

cary  of  genius  whom  Bergman  helped 

and encouraged.

Bergman was forced into retirement in 

1780 because of bad health,  and  died of 

tuberculosis before he was fifty.

207

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WATT

WATT

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[316]  WATT, James 

Scottish engineer

Born:  Greenock,  Renfrew,  Janu­

ary  19,  1736

Died:  Heathfield, near Birming­

ham, England, August 19,  1819

Watt  was  a  rather  sickly  child  who 

could not go to school and was taught to 

read  and  write  by  his  mother.  He 

suffered  from  chronic  migraine  head­

aches  and  was  suspected  of  being  men­

tally retarded.  His mother died  while  he 

was in his teens and his father, originally 

a prosperous merchant, experienced hard 

times  that  grew  progressively  worse. 

Watt traveled to  England,  reaching Lon­

don eventually, and there went through a 

hard  year  of  apprenticeship,  during 

which he learned the use of tools and the 

craft of instrument maker.

In  1756  he  returned  to  Scotland  and 

tried  to  establish  himself  as  an  instru­

ment  maker  in  Glasgow.  However,  he 

did  not  meet  the  municipal  require­

ments,  for  he  lacked  a  sufficient  period 

of apprenticeship,  so he obtained  a  posi­

tion at the University of Glasgow, which 

was outside municipal jurisdiction.

There  he  met  Joseph  Black  [298]  and 

learned of the matter of latent heat.  Un­

doubtedly  this  set  him  to  thinking  how 

steam  engines  might  be  improved.  Sa- 

very  [236]  and  Newcomen  [243]  had 

devised  engines  that  were  in  use  as 

power sources for water pumping.  How­

ever,  such  machines  were  terribly 

inefficient.  This  had  been  brought  forci­

bly to Watt’s attention when in  1764  the 

university  gave  him  a  model  of  a  New­

comen  steam  engine  to  repair  after  a 

London  instrument  maker  had  failed. 

Watt could repair it without trouble, but 

that was not enough for him.  He wanted 

to improve it.

During the course of a thoughtful Sun­

day walk,  it  seemed  to him  that  he  per­

ceived the chief source of inefficiency.  In 

the  Newcomen  engine,  the  steam  cham­

ber  was  cooled  to  condense  the  steam 

and  produce the  vacuum.  It  then  had  to 

be  filled  with  steam  again,  but,  since  it 

had  been  cooled,  a  great  deal  of  steam 

was  first  necessary  just  to  heat  up  the 

chamber.  All  that  steam was  wasted.  At

every  cycle,  immense  quantities  of  fuel 

were  required  to  undo  the  work  of  the 

cold water.

Watt  introduced  a  second  chamber  (a 

“condenser”)  into which the steam could 

be led. The condenser could be kept cold 

constantly  while  the  first  chamber  (the 

“cylinder”)  was  kept  hot  constantly.  In 

this  way  the  two  processes  of  heating 

and  cooling  were  not  forced  to  cancel 

each  other.  By  1769  Watt  had  a  steam 

engine  working  with  greater  efficiency 

than  the  Newcomen  variety.  Further­

more,  since  there  was  no  long  pause  at 

each  cycle  to  heat  up  the  chamber, 

Watt’s  engine  did  its  work  much  more 

quickly.  So  impressed  was  Black  with 

this development that he lent him a large 

sum of money to keep the project in  op­

eration.

Watt  introduced  other  ingenious  im­

provements,  such  as  allowing  steam  to 

enter  alternately  on  either  side  of  a  pis­

ton.  Previously  air  pressure  had  driven 

the  piston  rapidly  in  only  one  direction 

as  a  vacuum  was  produced  when  steam 

was  condensed.  It  was  only  mounting 

steam  pressure,  then,  that  slowly  moved 

it  back  in  the  other  direction.  With 

steam  entering  and  condensing  on  both 

sides,  air  pressure  drove  the  piston  rap­

idly  in  both  directions  alternately.  In 

1774  Watt  went  into  partnership  with  a 

businessman  and  began  to  manufacture 

steam engines for sale.  (In  1784 he used 

steam  pipes to heat his  office,  so he  also 

invented “steam heat.”)

By  1790  the  Watt  engine  had  com­

pletely replaced the older Newcomen va­

riety  and  by  1800  some  five  hundred 

Watt  engines  were  working  in  England. 

In  fact  so  superior  was  the  Watt  engine 

that the very existence of the Newcomen 

engine  was  all  but  forgotten  and  Watt 

began to be looked  upon as the inventor 

of the steam engine.

In  a  sense,  however,  this  was justified, 

for Watt not  merely  improved  the  New­

comen  engine,  he  was  the  first  to  make 

such  an  engine  more  than  a  pump.  In 

1781  he  devised  mechanical  attachments 

that  ingeniously  converted  the  back  and 

forth  movement  of  a  piston  into  the  ro­

tary  movement  of  a  wheel,  and  by  one 

type  of  movement  or  the  other,  the

208

[316]  WATT

LAGRANGE

[317]

steam  engine  could  then  be  made  to 

power  a  variety  of  activities.  Soon  iron 

manufacturers  were  using  it  to  power 

bellows  to  keep  the  air  blast  going  in 

their furnaces and to  power hammers to 

crush the ore.

The  now-versatile  steam  engine  had 

thus  become  the  first  of  the  modem 

“prime movers,” the first modem device, 

that  is,  to  take  energy  as  it  occurred  in 

nature  (in fuel)  and apply it to the driv­

ing  of  machinery.  It  was  just  at  this 

time,  too,  that  the  textile  industry,  En­

gland’s most important, was being mech­

anized  by  men  such as  Arkwright  [311]. 

The steam engine proved to be the right 

invention at the right time.

The  consequences  were  incalculable. 

Steam engines, powered by burning coal, 

could  deliver  large  quantities  of  energy 

constantly, at any needed spot. Manufac­

turing  locations  were  not  confined  to 

rapid  streams  where  water  power  might 

be  used.  Large  and  massive  machinery, 

powered  by  steam,  could  be  constructed 

and housed in  factories.  Large-scale pro­

duction in such factories made handwork 

at  home  uneconomical.  The  artisan  was 

replaced  by  the  factory  worker.  Cities 

mushroomed;  slums  boomed;  farming 

withered. All the benefits and evils of the 

factory  system  blossomed.  In  short,  the 

Industrial Revolution began.

Watt  started  another  revolution, 

which,  however,  was  not to  bloom  for  a 

century  and  a half.  He  invented  a  “cen­

trifugal  governor”  that  automatically 

controlled  the  engine’s  output  of  steam. 

The  steam  output  whirled  the  governor 

about  a  vertical  rod.  The  faster  it 

whirled,  the  farther  outward  were 

thrown  two  metal  spheres  (through  the 

action of centrifugal  force).  The  farther 

outward the balls were thrown, the more 

they  choked  off  the  steam  outlet.  The 

steam  output  thus  decreased,  the  gover­

nor  whirled  more  slowly,  the  spheres 

dropped  and  the  outlet  was  widened.  In 

this  way  the  steam  output  hovered  be­

tween  two  limits  and  was  never  allowed 

to grow too large or too small.

In  this  is  the  germ  of  automation, 

since  the  centrifugal  governor was  a  de­

vice  that  controlled  a  process  by  means 

of  the  variations  in  the  process  itself.

Automation  has  not  come  into  its  own 

until  recent  decades,  but  it  began  with 

James Watt,  and  the word  governor,  via 

the Greek, has given us the modem term 

“cybernetics.”

Watt  enjoys  one  honor  that  arose  out 

of his efforts to measure the power  (that 

is,  the  rate  of doing work)  of  his  steam 

engine.  In  1783  he tested a strong  horse 

and  decided  it  could  raise  a  150-pound 

weight  nearly  four  feet  in  a  second.  He 

therefore defined  a “horsepower”  as  550 

foot-pounds  per  second.  This  unit  of 

power is still used.  However,  the unit  of 

power  in  the  metric  system  is  called  the 

watt,  in  honor  of  the  Scottish  engineer. 

One horsepower equals 746 watts.

In  1800,  prosperous,  successful,  and 

respected,  Watt  retired.  He  received  an 

honorary  doctorate  from  Glasgow  Uni­

versity and was elected to  the  Royal  So­

ciety.  He  refused  the  offer  of  a  baron­

etcy  and  lived  to  be  the  last  survivor 

among  the  founders  of  the  famous 

Lunar  Society  of  Birmingham,  to  which 

Priestley  [312]  and  Erasmus  Darwin

[308]  had belonged.

[317]  LAGRANGE, Joseph Louis, 

comte de (la-grahnzh') 

Italian-French astronomer and 

mathematician

Bom:  Turin, Piedmont, January 

25,  1736

Died:  Paris, France, April  10,

1813

Lagrange  was  of  French  ancestry, 

though  born  and  raised  in  the  Italian 

kingdom  of  Piedmont.  His  parents  were 

wealthy but his father had speculated his 

fortune  into  oblivion.  He  was  the 

youngest of eleven children and the  only 

one  to  survive  to  adulthood.  His  father 

intended  him  for  the  law,  but  at  school 

he came across  an essay by Halley  [238] 

on  the  calculus  and  was  at  once  con­

verted  to  mathematics.  By  the  age  of 

eighteen he was teaching geometry at the 

Royal  Artillery  School  in  Turin.  There 

he  organized a discussion  group  that  be­

came  the  Turin  Academy  of  Sciences  in 

1758.

Lagrange’s  mathematical  ability  was

209

[317]

LAGRANGE

LAGRANGE

[317]

recognized  by  Euler  [275],  who  at  that 

time  headed  the  Berlin Academy  of Sci­

ences  under  Frederick  II  (a  monarch 

who  rifled  all  Europe  for  scientific 

talent). In  1755 Lagrange had sent Euler 

a memorandum on the “calculus of vari­

ations” on which Euler himself had been 

working. So impressed was Euler that he 

deliberately  held  back  his  own  work  to 

allow  Lagrange  to  publish  first.  (How­

ever, Euler and Lagrange never met.)

In  1766  Euler  moved  to  St.  Peters­

burg,  Russia  (where  Catherine  II  was 

also  bidding  for  scientific  talent—it  was 

the  royal  fashion  to  do  so  during  the 

Age of Reason). At the recommendation 

of  Euler  and  D’Alembert  [289],  the 

young  Lagrange,  aged  forty,  was  ap­

pointed head of the Berlin  Academy.  As 

Frederick II put it, rather vaingloriously, 

the  “greatest  king  in  Europe”  ought  to 

have  the  “greatest  mathematician  in 

Europe” at his court.

Lagrange  applied  his  mathematical 

ability to a systematization of mechanics, 

which had begun with Galileo  [166].  His 

interest in the subject was  aroused when 

he  read  Wallis’s  [198]  treatise  on  the 

subject.  Using the  calculus  of variations, 

he  worked  out  very  general  equations 

from  which  all  problems  in  mechanics 

could  be  solved.  He  summarized  his 

methods  in  his  book  Analytical  Me­

chanics,  published  in  Paris  in  1788  by  a 

most  reluctant  publisher.  The  book  was 

purely  algebraic  or,  to  use  the  term  of 

Vieta  [153],  analytic,  as  the  title  pro­

claimed.  There  was  not  one  geometric 

diagram in it.

In astronomy Lagrange addressed him­

self  to  a  general  problem  left  open  by 

Newton  [231].  (Lagrange  once  said  that 

Newton was  the luckiest man in the his­

tory of the  world,  for  the  system  of  the 

universe could  only be  worked  out  once 

and  Newton  had  done  it;  however,  in 

this he was too pessimistic, for there was 

to be room for Einstein  [1064]  a century 

and  a  half  later,  and  Lagrange  himself 

proceeded  to  make  significant  additions 

to the knowledge of the universe.)

Newton’s  law  of  universal  gravitation 

could  deal  with  two  bodies  if  they  were 

alone  in  the  universe,  but  the  solar  sys­

tem consists of many bodies.  To be sure,

the  sun’s  influence  is  supreme,  but  the 

minor  bodies  affect  each  other  in  minor 

ways  called  “perturbations”  and  these 

could not be ignored.

Lagrange  worked  out  mathematical 

treatments  of  the  motions  of  systems 

containing more than two bodies, such as 

the  earth-moon-sun  system  and  the  sys­

tem  of  Jupiter  and  its  four  moons.  He 

included  a  study  of  situations  in  which 

three  bodies  might  form  a  stable 

configuration as at the apices of an equi­

lateral  triangle  (provided  one  body  was 

very  small).  Such  a  system  (now  called 

a  “Trojan  system”),  including  the  sun, 

Jupiter,  and  certain  asteroids,  was  actu­

ally  discovered  a  century  and  a  half 

later.

Lagrange  thought  there  might  be  two 

kinds of perturbations,  periodic  and  sec­

ular.  The periodic type  causes  a planet’s 

orbit  to  vary first  in  one  direction,  then 

in  the  opposing  direction,  leading  to  no 

permanent  change  in  the  long  run.  The 

secular  type  caused  an  accumulating 

variation  in  one  direction  only  so  that 

the orbit is completely disrupted  eventu­

ally.  Lagrange  tackled  the  problem  of 

determining whether any of the observed 

perturbations  in  the  solar  system  were 

indeed  secular.  In  this  he  was  joined  by 

his younger contemporary Laplace  [347], 

and together they answered, “No!”

After Frederick the Great’s death,  La­

grange moved to Paris in  1787 at the in­

vitation  of  Louis  XVI  and  was  there 

lionized  by Marie  Antoinette,  though he 

had  then  entered  a  period  of  deep 

depression that made the final decades of 

his  life  largely  unproductive.  With  the 

coming  of  the  French  Revolution  it 

might  have  been  better  for  Lagrange  to 

depart, in view of his friendship with the 

royal family. He remained, however,  and 

lived  through  the  Terror,  partly  because 

of  the  general  respect  for  his  accom­

plishments and  partly because of his for­

eign birth.

The  revolution  gave  him  the  opportu­

nity  for  one  last  service  to  science.  He 

was  appointed  in  1793  to  head  a  com­

mission  to  draw  up  a  new  system  of 

weights  and  measures.  Laplace  and  La­

voisier  [334]  were  among  the  other 

members.  Out  of  the  deliberations  of

210

[318]

COULOMB

GUYTON  DE  MORVEAU

[319]

that commission came, in  1795, the met­

ric  system,  the  most  logical  system  of 

measurement  ever devised.  It is now the 

universal language of scientists,  although 

(to  our  shame,  be  it  said)  the  United 

States,  almost  alone,  clings  to  the  illogi­

cal  English  system  of  measurement  in 

daily life.

Napoleon delighted to honor Lagrange 

in the  evening  of his  life  and  eventually 

made him a senator and a count.

[318]  COULOMB, Charles Augustin 

(koo-lome')

French physicist

Born:  Angouleme, Charente,

June  14,  1736

Died:  Paris, August 23,  1806

Coulomb  was  a  military  engineer  in 

his  younger  days,  serving  in  the  West 

Indies  for  nine  years  beginning  in  1764. 

There,  he  supervised  the  building  of 

fortifications  in  Martinique.  He  returned 

to  Paris  in  1776,  with  his  health  im­

paired,  and  his  search  for  a  quieter  life 

drew  him  toward  scientific  experi­

mentation. When the disturbances of the 

French  Revolution  began  he  combined 

discretion with  inclination and  retired  to 

the  provincial  town  of  Blois  to  work  in 

peace.  He  rode  out  the  Terror  handily 

and  was  eventually  restored  to  those 

posts he had lost, by an appreciative Na­

poleon.

By  then  he  had  made  his  name.  In 

1777  he  invented  a  torsion  balance  that 

measured  the  quantity of a force  by  the 

amount  of  twist  it  produced  in  a  thin, 

stiff  fiber.  Weight  is  a  measure  of  the 

force of gravity upon an object, so a tor­

sion  balance  can  be  used  to  measure 

weight.  A  similar  instrument  had  been 

invented  earlier  by  Michell  [294],  but 

Coulomb’s  discovery  was  independent 

and in 1781  he was elected to the French 

Academy.

Coulomb  put  the  delicacy  of  his  in­

strument  at  the  service  of  electrical  ex­

periments.  In  a  course  of  experi­

mentation  that  began  out  of  a  desire  to 

improve  the  mariner’s  compass,  he 

placed a small electrically charged sphere 

at different distances  from another small

electrically charged sphere and measured 

the  force  of  attraction  or  repulsion  (de­

pending on whether the charges were op­

posite or similar)  by the amount of twist 

produced  on  his  torsion  balance.  In  this 

way  he  was  able  to  show  in  1785  that 

the force of electrical attraction or repul­

sion is proportional to the product of the 

charges  on  each  sphere  and  inversely 

proportional to the square of the distance 

between  the  spheres,  center  to  center. 

(Priestley [312] had come to this conclu­

sion  a  few  years  earlier  on  the  basis  of 

indirect evidence.)  This meant that  elec­

trical forces obeyed a rule similar to that 

of gravitational  forces  as  worked  out  by 

Newton  [231].  This  is  still  called  Cou­

lomb’s  law.  In  his  honor,  an  accepted 

unit for quantity of electric charge is the 

coulomb.

Cavendish  [307]  had  actually  discov­

ered Coulomb’s law before Coulomb, but 

Cavendish  never  published  his  results, 

and they were not discovered until half a 

century after his death.