Biographical encyclopedia

[631]

HELMHOLTZ

HELMHOLTZ

[631]

example  of  something  science  could 

never  accomplish  because  the  impulse 

moved  so  quickly  over  so  short  a  path. 

In  1852,  however,  Helmholtz  stimulated 

a  nerve  connected  to  a  frog  muscle, 

stimulating it  first near the muscle,  then 

farther  away.  He  managed  to  measure 

the  added  time  required  for  the  muscle 

to respond in the latter case.

He was even a mathematician of parts, 

doing work in the non-Euclidean geome­

try  that  had  been  devised  by  Riemann 

[670],

But  he  is  best  known  for  his  contri­

butions  to  physics  and  in  particular  for 

his  treatment  of  the  conservation  of  en­

ergy,  something to which  he was  led  by 

his studies of muscle action.  (He was the 

first  to  show  that  animal  heat  was  pro­

duced  chiefly  by contracting muscle  and 

that an acid—which we now know to be 

lactic  acid—was  formed  in  the  working 

muscle.)

Mayer  [587]  had  announced  the  con­

cept  of  the  conservation  of  energy  in 

1842,  but  Helmholtz  in  1847  (indepen­

dently)  did so in much greater detail and 

in  more  specific  fashion,  so  that  he  has 

usually  been  given  the  credit,  although 

nowadays  the  tendency  is  to  divide  the 

credit more or less equally at least three 

ways  among  Helmholtz,  Mayer,  and 

Joule  [613].  Like  the  others,  Helmholtz 

had  difficulties  getting  his  paper  printed 

and  finally  published  it  in  pamphlet 

form.

Helmholtz used the notion of the con­

servation  of  energy  to  oppose  the  vi­

talists.  If  there  were  a  “vital  force,”  he 

said,  in  living  organisms  but  not  in  the 

inanimate  universe,  then  the  conser­

vation of energy  would  not hold for  or­

ganisms,  and they  could  then  be perpet­

ual  motion  machines—which  they  were 

not.

In  1854 Helmholtz considered the pos­

sible  sources  of  solar  energy.  The  only 

source  that  seemed  reasonable  at  the 

time was  gravitation,  as  Mayer  had  ear­

lier pointed  out.  The  nebular  hypothesis 

of Laplace  [347]  had  the  sun  begin  as  a 

vast  nebula  that  gradually  contracted. 

Well,  the  kinetic  energy  of  the  particles 

falling  toward  the  sun’s  center  could  be 

converted  into  radiation  and  that  could

account  for  solar  energy  over  long  pe­

riods of time.

But  not  long  enough.  From  the 

amount  of  radiation  energy  emitted  by 

the sun, Helmholtz calculated the rate of 

contraction and then,  working backward 

in  time,  fixed  the  period  when  the  sun 

must  have  been so  voluminous  as  to  in­

clude  the  earth’s  orbit  in  its  body.  By 

this  calculation,  the maximum  length  of 

time  that  the  earth  could  have  existed 

was 25 million years. Like Kelvin’s  [652] 

calculation  of  the  maximum  time  re­

quired  for  the  cooling  of  the  earth,  this 

gave  geologists  far  too  little  time  for 

their  own  theories.  Both  Kelvin  and 

Helmholtz  were  misled  by  ignorance  of 

radioactivity  and  nuclear  energy,  and 

Helmholtz died just a few years too soon 

to learn his  error.

Nevertheless this misconception proved 

useful  in  one way.  It  drove  some biolo­

gists  such  as  Nageli  [598]  and  Kolliker 

[600]  to  conceive  of  evolution  as  pro­

ceeding  by  sudden  jumps,  thus  permit­

ting  the  squeezing  of  the  entire  process 

into  the  drastically  shortened  period  al­

lowed  by  Helmholtz  and  Kelvin.  A 

generation  later  De  Vries  [792]  was  to 

develop  the  theory  of  mutations  out  of 

this and would in this way add the  final 

major touch to Darwin’s  [554]  theory of 

evolution by natural selection.

Helmholtz  began  important  work  that 

was  concluded  by  others.  He  was  inter­

ested  in  the  work  of  Maxwell  [692]  on 

electromagnetic radiation and introduced 

the  problem  of  locating  the  radiation 

well  beyond  the  visible  spectrum  to  his 

student  Hertz  [873],  whereupon  Hertz 

triumphantly proved the case.

Helmholtz  also  reasoned  that  atoms 

and  groups  of  atoms  moving  through  a 

solution  during  electrolysis  must  carry 

with  them  “atoms  of  electricity.”  This 

foreshadowed  the  work  of  Arrhenius 

[894].

To be  sure,  Helmholtz,  despite his ex­

cellence  and  versatility,  had  his  short­

comings.  Even  the  sun  has  spots,  and 

Helmholtz, it seems, was a poor lecturer.

During  his  return  from  a  lecture  tour 

in  the  United  States,  one  of  his  fainting 

spells  caused  him  to  fall.  He  suffered  a

412

[632]

VIRCHOW

VIRCHOW

[632]

concussion,  never  recovered,  and  died 

eight weeks  later.

[632]  VIRCHOW,  Rudolph  Carl  (fihr'- 

khoh)

German pathologist 

Born:  Schivelbein, Pomerania 

(now Swidwin,  Poland), October 

13,  1821

Died:  Berlin, September 5,  1902

Virchow  (the  son  of  a  small  mer­

chant),  like  Schwann  [563],  Kölliker 

[600],  Du  Bois-Reymond  [611],  Helm­

holtz  [631],  and  Henle  [557],  studied 

under  J.  P.  Müller  [522].  He  obtained 

his  medical  degree  at  the  University  of 

Berlin in  1843.  He was  a man of strong 

convictions  and  an  even  stronger  social 

conscience.

As a young surgeon he was the first to 

describe leukemia  (in  1845), but he  also 

showed  too  pronounced  a  sympathy  for 

the  revolutionaries that were threatening 

the  stability  of  the  ultraconservative 

Prussian  government  in  1848.  While  in­

vestigating  a  typhus  epidemic  in  Silesia 

that year he denounced social  conditions 

scathingly and fought on the  side of the 

revolutionaries  in  the  disorders  that 

broke out at this time.

He  lost  his university  position  in  con­

sequence.  This  was  not  entirely  a  bad 

thing, for it forced Virchow into semire­

tirement and steered him into thoughtful 

consideration  of  the  microscopic  struc­

ture of diseased  tissues.

(He  quickly  obtained,  in  1849,  a  new 

professorial  post,  in  any  case.  It  was  at 

Würzburg,  in  the  more  liberal  atmo­

sphere of Bavaria.)

By the time he returned to Berlin as  a 

professor  of  pathological  anatomy,  in 

1856,  he  had  worked  out  his  notions  in 

detail.  In  a  book  published  in  1858  he 

demonstrated  quite  conclusively  that  the 

cell  theory  extended  to  diseased  tissue 

too.  He showed that the cells of diseased 

tissue  were  descended  from  normal  cells 

of ordinary  tissue.  There was  no sudden 

break  or discontinuity signifying the  dis­

ease,  but  a  smooth  development  of  ab­

normality.  Thus  he  brought the study of 

disease  down  to  a  more  fundamental

level than the tissues of Bichat [400]  and 

became  the  founder  of  cellular  pathol­

ogy.  This  permitted  molecular  biologists 

a century later to bring the study of dis­

ease down to the still more fundamental 

level of the molecules within the cell.

In  1860  Virchow  epitomized  his  no­

tion  of  the  cell  theory  by  a  pithy  Latin 

remark  that  can  be  translated  as  “All 

cells  arise  from  cells.”  It  was  the  final 

knitting  together  of  the  cell  theory  of 

Schwann  and  Schleiden  [538]  and  had 

implicit  in  it  the  repudiation  of  sponta­

neous generation, a repudiation that Pas­

teur [642] was about to translate into ex­

perimental terms.

Virchow,  however,  refused  to  accept 

Pasteur’s  germ  theory  of  disease.  Per­

haps  the  effect  of  a  germ,  in  causing  a 

tissue  to  become  diseased,  seemed  too 

discontinuous to him.  He viewed disease 

as a civil war between cells,  an outbreak 

of  anarchy  in  the  well-ordered  cellular 

society  that  made  up  the  organism,  and 

not  as  an  invasion  from  outside.  (Of 

course,  as  we  now  know,  there  are  dis­

eases  of  both  varieties,  Pasteur’s  and 

Virchow’s.)

In  any  case,  Virchow  found  himself 

part  of  a  rapidly  shrinking  minority  in 

his views on the germ theory and his re­

action was to leave biology and to throw 

himself into  anthropological and  archeo­

logical  research.  He was involved  in  the 

excavation of Troy, for instance.  His  an­

thropological  studies  convinced  him  that 

there  were  no  such  things  as  “superior 

races.”

His medical  experience had helped  re­

vive  (if they needed reviving)  the liberal 

notions  of  his  youth,  for  in  studying 

poverty-stricken  areas  he  was  appalled 

by  the  influence  of  social  backwardness 

on  health.  He  took  the  position  that  it 

was  useless  to  try  to  treat  sick  people 

until  one treated a sick society.  He went 

into politics, was on the Berlin city coun­

cil  in  1859,  got  himself  elected  to  the 

Prussian  Parliament  in  1862,  and  to  the 

Reichstag  itself  (after  the  unification  of 

Germany)  in  1880.  As  one  of  the 

leaders  of  the  small  German  Liberal 

Party,  which  vigorously  opposed  Bis­

marck, he so irritated that statesman that 

Bismarck  challenged  him  to  a  duel  in

413

[633]

CLAUSIUS

CLAUSIUS

[633]

1865.  Virchow  contemptuously  refused 

to  accept  this  medieval  solution  to  non­

medieval problems.

Virchow  was  no  socialist,  however, 

and  was  one  of  the  German  biologists 

who  strongly  rejected  Darwin’s  [554] 

theory  of  evolution,  partly  because  he 

considered  it  “socialist.”  As  a  Reichstag 

member he  voted  for  a  law that  banned 

the  teaching  of  Darwin’s  theory  in  the 

schools.

But  Bismarck  moved  in  the  direction 

of  social  reform  (to  draw  the  teeth  of 

the  gathering  opposition)  and  the  edge 

of Virchow’s liberalism gradually blunted 

with  age  so  that  eventually  he  was  un­

seated  by  a  Social  Democrat.  Virchow, 

however,  remained  active  in  Berlin  city 

politics  and was  instrumental  in  pushing 

through important improvements in such 

matters  as  water  supply  and  the  sewage 

system.  (Such improvements were as im­

portant in their way in putting an end to 

the  epidemics  that  had  always  plagued 

Europe as were the studies arising out of 

Pasteur’s  germ  theory,  so  in  a  sense 

Virchow got a little of his own back.)

[633]  CLAUSIUS,  Rudolf  Julius  Em­

manuel (klow'zee-oos)

German physicist 

Born:  Köslin, Pomerania  (now 

Koszalin,  Poland),  January  2, 

1822

Died:  Bonn, August  24,  1888

Clausius,  the  son  of  a  schoolmaster, 

studied  at  the  University  of  Berlin  and 

obtained  his  doctorate  at  Halle  in  1847. 

He  accepted  a  professorial  position  at 

Zürich  in  1855  and  at  Würzburg  in 

1867.

Clausius  was  primarily  a  theoretical 

physicist.  He  did  not  make  his  name  by 

conducting  experiments  but  by  applying 

mathematics  to  the  construction  of 

theories  that  explained  the  observations 

and  experiments  of  others.  He  was  one 

of those  who contributed to the working 

out of the kinetic theory of gases, a proj­

ect  completed  by  Maxwell  [692]  and 

Boltzmann  [769].  He  also  proposed 

theories  concerning  the  passage  of  elec­

tric  current  through  solutions,  being  the

first  to  suggest  that  the  current  might 

pull  molecules  apart  (dissociation)  into 

electrically  charged  fragments.  This  no­

tion  was  not  accepted  by  others  at  the 

time  and  it  was  only  Arrhenius  [894]  a 

generation  later  who  managed,  with 

difficulty, to put it across.

Clausius’  most  fruitful  work  came  in 

1850  in  connection  with  the  views  of 

Carnot [497] and the suggestions of Kel­

vin [652] as to the continual degradation 

of energy.  Clausius discovered that if he 

took  the  ratio  of  the  heat  content  of  a 

system and its absolute temperature,  this 

ratio  would  always  increase  in  any  pro­

cess taking place  in  a closed  system.  (A 

closed system is one that loses no energy 

to the outside world and gains no energy 

from  it.)  With  perfect  efficiency,  which 

is  never  realized  in  the  real  world,  of 

course,  the ratio would  remain constant, 

but  it  would  never,  under  any  circum­

stances, decrease.

Clausius  eventually  (in  1865)  called 

this  ratio  entropy  for  no  clear  etymo­

logical reason. In  1850, at which time he 

was a professor in Berlin, he sent a com­

munication  to  the  Berlin  Academy  of 

Sciences to the effect that entropy always 

increased, never decreased.

This was equivalent to Kelvin’s  notion 

of  energy  degradation,  and  entropy  was 

a measure of the extent to which energy 

could be converted into work; the higher 

the  entropy,  the  less the  quantity  of  en­

ergy  for  such  conversion.  Clausius  ex­

pressed all this so  clearly that he  is usu­

ally considered the discoverer of this sec­

ond  law  of  thermodynamics.  This  inevi­

table  increase  of  entropy  is  a  general­

ization  second in  importance in  the field 

of  energy-interconversions  only  to  the 

first law,  that of the conservation  of  en­

ergy.  (Oddly  enough  Clausius  was  one 

of those who attacked Helmholtz’s  [631] 

enunciation  of  the  first  law  in  the  early 

1850s.)

The  only  true  closed  system  in actual 

practice  is  the  universe  as  a  whole  and 

so  the  picture  arose  of  a  universe  in 

which  entropy  is  steadily  rising  and  the 

availability of energy for conversion into 

work steadily falling. Eventually the deg­

radation  would  be  complete,  entropy 

would  be  at  a  maximum,  and  nothing

414

[634]

SCHLIEM ANN

LENOIR

[635]

would  exist  but  a  universe  at  complete 

temperature equilibrium. There would be 

no  more heat flow,  no  more  change,  no 

more time, in fact.

This dramatic picture of the end of all 

things has been called “the heat-death of 

the  universe."  It was  a  scientific  analog 

of  the  Last  Judgment  but  its  validity  is 

less  certain  now  than  it  was  a  century 

ago.  Though  the  laws  of  thermo­

dynamics stand as firmly as ever, cosmol- 

ogists  are  far  less  certain that  the  laws, 

as  deduced  in this  small  segment  of  the 

universe,  necessarily  apply  to  the  uni­

verse  as  a  whole  and  there  is  a  certain 

willingness  to  suspend  judgment  on  the 

matter of the heat-death.

By  1869  Clausius  was  professor  of 

physics  at the University of Bonn,  a po­

sition he held for the rest of his life.  In 

1870  he  organized  a  volunteer  ambu­

lance  corps of Bonn students for service 

in  the  Franco-Prussian  war  and  was 

wounded  while  leading  it—a  wound 

from  which  he  never  fully  recovered. 

This  is  an  example  of  the  manner  in 

which  the  scientific  internationalism  of 

the  Napoleonic  era  had  withered  into 

chauvinism.  As  another  example,  Clau­

sius never hesitated to engage in vitriolic 

controversies  with  British  scientists  in  a 

determined  drive  to  see  to  it  that  Ger­

man  scientists  got  their  full  share  of 

credit in all scientific advances.

[634]  SCHLIEMANN,  Heinrich  (shlee'- 

mahn)

German archaeologist 

Born:  Neu Buckow, Mecklen­

burg-Schwerin, January 6,  1822 

Died:  Naples,  Italy, December 

26,  1890

Schliemann, the son of a minister, was 

caught up in the  story  of Troy  when  he 

was only seven, when he had seen a pic­

ture of Troy in flames in a history book he 

had received as a Christmas present. Un­

able to  afford much of  an  education,  he 

became a grocer’s apprentice at fourteen, 

then  a  cabin  boy,  an  office  boy,  and  a 

bookkeeper.  But  he  had  a  flair  for  lan­

guages,  learned  thirteen of them,  includ­

ing  Russian  and  Greek  (both  ancient

and modern),  and  his dream drove him. 

In 1846 he established an indigo business 

in  Russia  and  it  prospered.  He  traveled 

to  the  United  States  in  1850,  went  to 

California,  became  an  American  citizen, 

continued  to  prosper,  and  finally  had 

enough  money  to  do  what  he  had 

wanted  to  do  all  along—go  to  Asia 

Minor and find Troy.

He went at this with single-minded de­

termination,  being  guided  by  the  geo­

graphical  references  in  the  Iliad  and 

without the great care that archaeologists 

have learned to exercise in their excava­

tions since his time.

Nevertheless,  he  chose  the  right  spot 

and  uncovered  a  series  of  ancient  cities 

built  one  on  top  of  the  other,  obtained 

various  fascinating  artifacts,  much  of  it 

in gold, and in 1873  announced that one 

of those cities was Homer’s Troy.  Later, 

he  dug  at  the  site  of  Mycenae,  which 

had  been  Agamemnon’s  capital,  and 

again found valuable  artifacts, which  he 

described in  1878.

Although Schliemann was not the first 

archaeologist,  he  made  it  popular.  His 

findings  were  sensational,  rang  through 

the world, and were the beginning of ar­

chaeology in its modern sense.

[635]  LENOIR,  Jean  Joseph  Etienne 

(luh-nwahr')

Belgian-French inventor 

Born:  Mussy-la-Ville, Belgium, 

January  12,  1822 

Died:  Varenne-St. Hilaire 

(Seine), France, August 4,  1900

Lenoir, who moved to France from his 

native  Belgium  in  1838,  was  self-edu­

cated;  he  taught  himself  chemistry  and 

put  his  ingenuity  to  work  in  devising  a 

number of inventions. He is best known, 

however, for his invention in 1859 of the 

first  workable  internal  combustion  en­

gine.

For  the  previous  century  and  a  half 

the  steam  engines  devised  by  men  such 

as  Savery  [236]  and  Watt  [316]  had 

made  use  of  heat  outside  the  cylinder. 

The  steam  formed  by  the  heat  then 

entered  the  cylinder  and  moved  the 

piston.

415

[636]

GALTON

GALTON

[636]

It  had  occurred  to  a  number  of  men 

that  a  mixture  of some  inflammable  gas 

with air could be made to explode within 

the cylinder and that the energy of com­

bustion  would  then  move  the  piston 

directly.  In  fact  Carnot  [497]  had 

discussed  such  a  device  in  his  book  on 

heat  in  1824.  (The  difficulty  was  that 

the  fuel  would  have  to  be  a  gas  or  at 

worst  an  easily  vaporized  liquid  fuel. 

Such  fuels  were  not  really  available  in 

large  quantity  until  the  petroleum  re­

sources  of  the  world were  slowly  devel­

oped  in the latter half of the nineteenth 

century.)

If such  an  internal  combustion  engine 

could  be  developed  it  would  be  much 

smaller  than  a  steam  engine,  and  much 

more  readily  set  into  motion  (since  a 

gas-air mixture will explode at the touch 

of  a  spark,  while  the  initial  boiling  of 

water over a coal fire is a slow process).

Lenoir  was  the  first  to  design  and 

build an internal combustion engine that 

worked,  using  illuminating  gas  as  the 

fuel.  In  1860 he hitched it up to a small 

conveyance,  which  became  the  first 

“horseless carriage” to be run by such an 

engine.  (There had been earlier horseless 

carriages that had  been  run by  ordinary 

steam  engines.)  Lenoir  also  built  a  boat 

powered  by  such  an  engine.  He  sold 

some 300 of these engines in five years.

The  Lenoir  engine  was  very  wasteful 

of fuel, however, and the development of 

a practical automobile had to wait a gen­

eration,  during  which  time  Otto  [694] 

made the necessary improvements  in the 

internal combustion engine.

Lenoir,  despite  his  inventions  and  the 

fact  that  he  was  recognized  in  his  own 

lifetime,  died poor.

[636]  GALTON, Sir Francis 

English anthropologist 

Born:  Birmingham,  February  16, 

1822

Died:  Haslemere,  Surrey,  Janu­

ary  17,  1911

Galton,  bom to  a wealthy family,  was 

a  child  prodigy.  Tutored  by  one  of  his 

sisters, he could read before he was three

and  was  studying Latin  at  four.  He  was 

first cousin to  the far more famous Dar­

win  [554],  a  fact  that  is  irrelevant  but 

that works  against him,  for he is  always 

compared  to  Darwin  to  his  own  disad­

vantage.  Galton  was  merely  a  good  sci­

entist, whereas Darwin was a great one.

Gabon’s life  falls  into  three  segments, 

in  each  of  which  he  did  very  useful 

work.  He underwent initial training  as  a 

physician  (he  graduated  from  Cam­

bridge  in  1844),  but  when  his  father 

died, Galton became financially indepen­

dent  and  promptly  abandoned  his  stud­

ies. Instead, he spent the late  1840s trav­

eling through Africa. He wrote books on 

his  experiences  as  an  explorer  in  1853 

and  1855  and,  in  1853,  entered  into 

what  was  to  prove  a  long  and  happy 

(though childless)  marriage.

He  then  turned  his  hand  to  meteor­

ology  and  in  1863  wrote  a  book  called 

Meteorographica  in  which  he  founded 

the  modem  technique  of  weather­

mapping.  It  was  he  who  invented  the 

term anticyclone,  signifying the pressure 

highs,  which  usually  bring  fair,  calm 

weather, as opposed to the pressure lows, 

which  bring  storms.  And,  on  a  much 

more  mundane  level,  he  invented  the 

high-pitched  whistle  that  dogs  can  hear 

but humans cannot.

When  Darwin’s  Origin  of  Species 

came out in  1859  Galton could not help 

but  feel  the  tug  of  the  biological  sci­

ences.  In  consequence,  the  last  half  of 

his life was spent on anthropology and in 

particular in the study of heredity.

It  was  his  misfortune  that  the  dis­

coveries of Mendel  [638] were not made 

known to the scientific world, and so the 

proper basis for genetics did not exist  in 

Gabon’s time. Thus,  Galton believed  (as 

Darwin  did)  that  characteristics  would 

blend when individuals of different types 

were  mated,  so that  the  offspring would 

represent  an  intermediate  state.  Mendel 

had  shown  this  was  not  so,  a  fact  Dar­

win  was  never  to  know.  Gabon,  how­

ever,  was  to  live  long  enough  to  see 

Mendel’s  accomplishments  brought  to 

light once more by De Vries [792].

Nevertheless,  Galton  made  important 

advances  in  the  study  of  heredity.  He 

was  the  first to  stress  the  importance  of