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426

[646]

HUGGINS


JANSSEN

[647]

London  where  he  and  his  wife  studied 

the heavens. After that his interest in as­

tronomy eclipsed all else.  He was one of 

the first to seize upon the notion of spec­

troscopy  as  worked  out  by  Kirchhoff 

[648] and  to grasp to the full its applica­

tion to astronomy.

He  studied  the  spectra  of  nebulae,  of 

stars,  of  planets,  of  comets,  and  of  the 

sun;  of  anything,  in  fact,  the  light  of 

which he could pass  through a telescope 

and then a prism. In  1863 he  announced 

from  a  study  of  spectral  lines  that  the 

same  elements  that  existed  on  earth 

existed  in  the  stars  and thus was laid to 

rest the twenty-one-century-old notion of 

Aristotle’s  [29]  that  the  heavens  were 

composed  of  a  unique  substance  not 

found on earth.

In  1864  Huggins  showed  that  bright 

nebulae  such  as  that  in  Orion  consisted 

of luminous gas, and in  1866 he was the 

first to study the spectrum of a nova and 

to show it was enveloped by hydrogen,  a 

gas Angstrom [585] had already detected 

in the sun.  (This was the first indication 

of  a  fact  that  has  since  been  amply 

confirmed;  The  universe  generally—and 

the  stars  in  particular—consists  mainly 

of hydrogen.)

The  spectra  of  comets  had  first  been 

studied  by  Donati  [671].  Huggins  was 

able  to  show  that  comets  are  composed 

at  least  in  part  of  glowing  carbon  com­

pounds.  His  observations  of  light 

reflected  from  planets,  however,  yielded 

no  clear  conclusions.  For  these,  astrono­

mers  had  to  await  the  improved  tech­

niques of the twentieth century.

Huggins  was  also  one  of  the  first  to 

experiment  with  photography  as  an  ad­

junct  of  astronomy  and  by  1875  had 

devised  methods  of  photographing  spec­

tra.  Its  importance  was  that  with  time 

exposures,  the light  from a  star  or other 

dim  object  could  be  made  cumulative 

and  spectra could be developed that had 

been  far  too  faint  to  be  seen  by  the 

naked  eye.  In  addition  of  course  spectra 

could be recorded permanently by means 

of  photography  and  measurements  upon 

them  conducted at leisure.

His  most  spectacular  feat,  however, 

lay  in  his  application  of  the  effect  ex­

pounded  two  decades  earlier by Doppler

[534]  and Fizeau  [620].  Huggins realized 

that  if  a  star  was  moving  toward  the 

earth,  there  would  be  a  Doppler-Fizeau 

shift and all its spectral lines would  shift 

slightly  toward  the  violet  end  of  the 

spectrum when  compared  with  the  posi­

tion  of  the  lines  in  the  spectrum  of  a 

source, such as the sun, that was moving 

neither toward nor away from the  earth. 

If  the  star  was  moving  away  from  the 

earth  the  lines  would  shift  slightly  to­

ward the red end of the spectrum.  From 

the  amount  of  shift  the  velocity  of  the 

star  in  the  line  of  sight  could  be  deter­

mined.

He  applied  this  to  the  star  Sirius  in 



1868  and  found  a  small  “red  shift”  in 

one  of the  hydrogen  lines.  From  this  he 

determined with reasonable accuracy the 

velocity  at  which  Sirius  was  moving 

away from the earth.

This motion in the line of sight  (radial 

velocity)  is  of  exceeding  importance  in 

astronomy,  for  it  can  be  determined  by 

shifts  in  the  position  of  spectral  lines, 

without  regard  to  the  distance  of  the 

stars.  Even  the  most  distant  objects  in 

the universe can be  (and are)  tested  for 

radial  velocity  as  long  as  their  spectra 

can  be  obtained.  (Proper  motion  across 

the  line  of  sight,  however,  can  be  ob­

tained only for the very closest stars.)  It 

was by studying the radial velocity of the 

vastly  distant  nebulae  that  modern  no­

tions of the structure of the universe  as a 

whole  have  been  obtained  by  men  such 

as Hubble  [1136].

Huggins  was  knighted  in  1897  and 

served  as  president of the  Royal  Society 

from  1900 to  1905.

[647]  JANSSEN,  Pierre  Jules  César 

(zhahn-sen')

French astronomer 

Bom:  Paris, February 22,  1824 

Died:  Meudon  (near  Paris),  De­

cember 23,  1907

Janssen,  the  son  of  a  musician,  was 

lame  from  a  childhood  accident.  He  ob­

tained  a  degree  from  the  University  of 

Paris in  1852  and  then  became  a  travel­

ing  man,  in  the  interests  of  astronomy. 

He went to Peru in  1857 to fix the  loca­



427

[648]

KIRCHHOFF

KIRCHHOFF

[648]

tion  of  the  magnetic  equator.  He  visited 

Italy,  the  Azores,  and  Greece  to  study 

solar  spectra,  volcanoes,  and  so  on.  In 

1865 he gained a professorial post at  the 

University  of Paris.

Finally,  he  met  immortality  by  travel­

ing  to  India  in  1868  to  study  the  total 

eclipse.  It  was  then  that  he  observed  a 

strange  spectral  line  and  forwarded  the 

data  to  Lockyer  [719],  who  attributed  it 

to a new element he called helium.

Janssen also noted the size of the solar 

prominences.  The  day  after  the  eclipse 

he  attempted  to  take  their  spectra  again 

and succeeded despite the absence of the 

obscuring moon.  He  then  announced  ju­

bilantly  that  it  was  the  day  after  the 

eclipse  that  was  the  real  eclipse  day  for 

him.


Lockyer  also  reported  this  method  of 

studying prominences without an  eclipse.

Janssen was the first to note the granu­

lar appearance of the  sun  in  those  areas 

where  it  was  clear  of  spots.  He  traveled 

to  Japan  in  1874  to  watch  a  transit  of 

Venus  and  in  1875  he  was  official  as­

tronomer  on  an  English  expedition  to 

Siam.  His  most  daring voyage  of all  was 

by  balloon,  in  1870,  out  of  the  city  of 

Paris, besieged by the Prussians,  in order 

to get to Algeria where he might observe 

a total eclipse.  (Unfortunately,  when the 

time  for  the  eclipse  came,  the  sky  was 

obscured by clouds.)

Like  Lockyer,  he  lived  to  see  his  ob­

servation  of  the  helium  line  vindicated 

by  Ramsay’s  [832]  discovery  of  that  ele­

ment on  earth.

In  1904,  toward the end of his life,  he 

published a monumental atlas of the sun, 

including six thousand photographs of its 

disc.

[648]  KIRCHHOFF,  Gustav  Robert 



(kirkh'huf)

German physicist



Born:  Königsberg, Prussia (now

Kaliningrad, Soviet Union),

March  12,  1824

Died:  Berlin,  October  17,  1887

Kirchhoff,  the  son  of a law councillor, 

studied  at  the  University  of  Königsberg, 

graduating  in  1847.  He  was  the  first  to

show  that  the  electrical  impulse  moved 

at  the  velocity of light,  and  he  extended 

and generalized the work of Ohm  [461].

His  true  fame began in  1854  when  he 

was  appointed  a  professor  of  physics  at 

Heidelberg  and  began  to  deliver meticu­

lous  but  very  dull  lectures.  There  he 

teamed  up  with  Bunsen  [565],  with 

whom  he  had  worked  briefly  four  years 

earlier at  Breslau.

Bunsen  was  interested  in  pho­

tochemistry  (the  chemical  reactions  that 

absorb  or  produce  light)  and  he  studied 

the  light  produced  through  colored 

filters.  Kirchhoff,  with  mathematical  in­

terests and a strong background of New­

ton  [231],  suggested  the  use  of  a  prism. 

Once  this  was  done  the  two  developed 

the  first  spectroscope  by  allowing  the 

light to pass through a narrow slit before 

reaching  the  prism.  The  different  wave­

lengths of light were refracted differently 

so that numerous images of the slit were 

thrown  on  a  scale  in  different  positions 

and, of course, with different colors.

The  use  of  a  Bunsen  burner,  first  de­

veloped  by Bunsen in  1857,  was  helpful. 

The burner  produced so little light  of its 

own  that  there  was  no  luminous  back­

ground  to  drown  out  and  confuse  the 

wavelengths of light  produced  by  the re­

actions studied or by the minerals heated 

to  incandescence.  Previous  workers, 

without Bunsen burners, had been misled 

by the background  of luminous  lines and 

bands  produced  by  heated  carbon  com­

pounds.

Through  the  use  of  a  spectroscope  it 



quickly  became  apparent  to  Kirchhoff 

that each chemical element, when heated 

to incandescence, produced its own char­

acteristic  pattern  of  colored  lines.  Thus, 

incandescent  sodium  vapor  produced  a 

double  yellow  line.  In  a  sense,  the  ele­

ments  were  producing  their  “finger­

prints”  and  the  elementary  composition 

of  any  mineral  could  be  determined  by 

spectroscopy.

By  1859  this new analytic method  was 

moving  along  smoothly  and  was  first 

publicly  reported  on  October  27  of  that 

year.  As  was  inevitable,  a  mineral  was 

found  displaying  spectral  lines  that  had 

not been  recorded  for any  of  the  known 

elements.  The  conclusion  was  that  a

428


[648]

KIRCHHOFF

HITTORF

[649]

hitherto  unknown  element  was  involved. 

In  this  way  cesium  was  discovered,  the 

announcement of the fact being made on 

May  10,  1860. The name of the element 

(from  the  Latin  for  “sky-blue”)  was 

derived  from  the  color  of  the  most 

prominent line in  its  spectrum.  Within  a 

year  a  second  element,  rubidium,  was 

discovered  and  that  name  (from  the 

Latin  for “red”)  again marked  the  color 

of the  line that had led  to  its  discovery. 

This  feat  was  quickly  duplicated  by 

Reich  [506]  and  Richter  [654]  and  also 

by Crookes  [695].

Kirchhoff went even further with spec­

troscopy. He noticed that the bright dou­

ble  line  of  the  sodium  spectrum  was  in 

just  the  position  of  the  dark  line  in  the 

solar  spectrum  that  Fraunhofer  [450] 

had  labeled  D.  He  allowed  sunlight  and 

sodium  light  to  shine  through  the  same 

slit in order that the dark line of the first 

and  the  bright  line  of  the  second  might 

neutralize  each  other.  Instead,  the  line 

was darker than ever.

From  this  and  other  experiments  he 

concluded  that  when  light  passed 

through  a  gas,  those  wavelengths  were 

absorbed  which  that  gas  would  emit 

when  incandescent.  This  is  sometimes 

called  Kirchhoff’s  law,  although  it  was 

discovered  by  others  at  about  the  same 

time.


If sunlight possessed the D line, then it 

meant  that  sunlight  passed  through  so­

dium vapor  on its way to the earth.  The 

only place where the sodium vapor could 

exist  would  be  in  the  sun’s  own  atmo­

sphere.  Consequently,  it  was  possible  to 

say  that  sodium  existed  on  the  sun.  In 

this  way  he  identified  half  a  dozen  ele­

ments  in  the  sun,  and  others  such  as 

Angstrom  [585],  Donati  [671],  and 

Huggins  [646]  joined  in  these  spectro­

scopic  endeavors.  Thus  was  blasted  the 

categorical  statement  of  the  French  phi­

losopher  Auguste  Comte  who,  in  1835 

had declared the constitution of the stars 

to be an example of the kind of informa­

tion science would be eternally incapable 

of  attaining.  Comte  died  (insane)  two 

years too soon to see spectroscopy devel­

oped.


KirchhofFs  banker,  unimpressed  by 

this  ability  to  find  elements  in  the  sun,

asked,  “Of what use  is gold in the  sun  if 

I  cannot  bring  it  down  to  earth?”  When 

Kirchhoff  was  awarded  a  medal  and  a 

prize  in  golden  sovereigns  from  Great 

Britain for his work, he handed it  to his 

banker with the  comment,  “Here  is  gold 

from the sun.”

But  the  gold  of  the  discovery  was 

greater still.  Eventually the spectral  lines 

proved  to  be  a  guide  not  only  to  the 

great  world  of  the  outer  cosmos,  but  to 

the  infra-tiny  world  within  the  atom. 

Balmer  [658]  made  the first  steps  in  this 

direction.

Kirchhoff  also  pointed  out  that  a  per- 

feet  black  body—one  that  absorbed  all 

radiation falling on it, of whatever wave­

lengths—would,  if  heated  to  incan­

descence, emit all wavelengths. This con­

clusion  had  been  arrived  at  indepen­

dently  by  Stewart  [678].  Although  no 

perfect  black  body  actually  existed,  one 

could  be  constructed  by  the  use  of  a 

trick, as Kirchhoff pointed out.

A  closed  container  with  blackened 

inner  walls  and  a  tiny  hole  would  serve 

the  purpose.  Any  radiation,  of whatever 

wavelength,  that  entered  the  hole  would 

have  only  an  infinitesimal  chance  of 

emerging  again  through  the  hole  and 

could  therefore  be  considered  as  ab­

sorbed.  Thus,  if  the  box  were  heated  to 

incandescence,  all  wavelengths  of  light 

ought to emerge from the hole.

The  study  of  this  “black-body  radia­

tion” was  to prove of the utmost  impor­

tance  a  generation  later,  for  it  was  to 

lead to Planck’s  [887]  quantum theory.

[649]  HITTORF, Johann Wilhelm

German chemist and physicist 



Born:  Bonn, Rhenish Prussia, 

March 27,  1824



Died:  Münster, Rhenish Prussia, 

November 28,  1914

Hittorf, the son of a merchant,  arrived 

at  physics  by  way  of  chemistry  and  ob­

tained  his  doctorate  in  1846,  having 

studied  under  Plücker  [521].  In  1852  he 

was  appointed  to  a  professorial  position 

at  the  University  of  Münster,  a  position 

he held for half a  century.

Early  in  his  career  he  worked  on



429

[650]

WILLIAMSON

WILLIAMSON

[650]

different  forms  of  selenium  and  phos­

phorus.  It  was  easy,  however,  for  a 

chemist  to  become  interested  in  the 

chemical  changes  that  took  place  when 

an electric current passed through a solu­

tion.  It  was  noted,  for  instance,  that  the 

concentration  of  a  dissolved  salt  in  the 

neighborhood  of  one  electrode  grew  to 

be  different  from  that  in  the  neigh­

borhood  of the  other as  electrolysis  pro­

ceeded.  Faraday  [474]  had  explained  the 

passage  of  electricity  through  a  solution 

by speaking of ions traveling through the 

solution  under  the  influence  of  the  cur­

rent.


Hittorf suggested in  1853  that the ions 

might  travel with  unequal  speeds so  that 

more would reach one electrode than  the 

other. Thus he evolved  the notion of the 

transport  number.  This  was  a  valuable 

concept but nevertheless electrochemistry 

was  not  to  arrive  at  maturity  until  Ar­

rhenius  [894]  a  generation  later  was  to 

evolve a comprehensive theory of ioniza­

tion.


Hittorf  also  studied  cathode  rays,  to 

which  he  had  been  introduced  by 

Pliicker  [521],  and  in  1869  he  antici­

pated  some  of  the  discoveries  that 

Crookes  [695]  was  soon  to  make  in 

greater  detail.  Hittorf  retired  from  his 

position  as  professor  of  chemistry  and 

physics  at  the  University  of  Münster  in 

1890 because of ill health.

[650]  WILLIAMSON,  Alexander  Wil­

liam

English  chemist 



Bom:  London,  May  1,  1824 

Died:  Hindhead,  Surrey,  May  6, 

1904


As  a  child,  Williamson  (born  of 

Scottish parents)  lost an arm and the use 

of  an  eye.  What  counted,  however—an 

intelligent  mind—remained.

Williamson  became  interested  in 

chemistry  midway  through  his  medical 

education  at  Heidelberg,  Germany,  and, 

under  the  influence  of  Gmelin  [457], 

changed  his  studies.  As  a  student  of 

chemistry  he  studied  under  Graham 

[547]  and  eventually  worked  under  Lie­

big  [532],  In  1849  he  received  an  ap­

pointment  as  professor  of  chemistry  at 

University College  in London.

He  began  a  painstaking  series  of  re­

searches  on  alcohol  and  ether  and  suc­

ceeded  in  1850  in  showing  the  rela­

tionship  between  the  two.  (This  was  a 

problem  in  which  Liebig  had  been 

greatly interested.)

He  showed,  in effect,  that  in  the  alco­

hol  molecule  an  oxygen  atom  was  at­

tached  to  a  hydrogen  atom  and  to  a 

hydrocarbon  grouping,  whereas  in  ether 

it  was  attached  to  two  hydrocarbon 

groups.  He  began  to  classify  organic 

compounds into types according to struc­

ture.  His  work  helped  make  clearer  the 

nature  and  structure  of  molecules—and 

this  was  important,  for chemists were  in 

a  state  of  confusion  about  them.  (Final 

clarification came from Cannizzaro  [668] 

and Kekulé [680] a decade later.)

In  following  the  reactions  of  alcohol 

and  ether  Williamson  came  to  under­

stand  how  a  reaction  might  go  in  either 

direction  (a  reversible  reaction).  Thus, 

two substances might react to form prod­

ucts that might themselves react to  form 

the  original  substances  again.  At  some 

point  the  two  reactions,  forward  and 

backward,  might  match  each  other  in 

rates  so  that  there  would  be  no  overall 

change  in  the  concentration  of  reactants 

and  products  with  time.  There  would  be 

a  dynamic  equilibrium,  a  concept  Wil­

liamson  was  the  first  to  formulate 

clearly.


This  situation,  which  Williamson  ob­

served  empirically,  was  to  be  an  impor­

tant  part  of  the  law  of  mass  action,  an­

nounced  a  decade  later  by  Guldberg

[721]  and  Waage  [701]  and  given  com­

plete  theoretical  justification  on  thermo­

dynamic  grounds  by  Gibbs  [740]  two 

decades later.

Williamson  suggested  in  1854  that  the 

reason  sulfuric  acid  was  needed  in  the 

formation of ether from alcohol was that 

first  there  was  a  combination  of  alcohol 

and  sulfuric  acid  to  form  ethyl  sulfate. 

The  ethyl  sulfate  thus  produced  reacted 

with  additional  alcohol  to  form  ether, 

liberating  sulfuric  acid  in  the  process. 

The  sulfuric  acid,  first  joining  the  alco­

hol  then  being  released  again,  was  un­

changed  and  unconsumed  at  the  end  of

430


[651]

HOFMEISTER

KELVIN

[652]

the reaction, yet was necessary to it,  and 

thus  acted  as  a  catalyst.  For  the  first 

time,  catalytic  action  was  clearly  ex­

plained by means of the formation of an 

intermediate compound. Later,  such men 

as  Michaelis  [1033]  showed  how  this 

concept  was  essential  to  the  explanation 

of enzyme action.

Williamson  was  the  first  to  produce  a 

mixed  ether—one  in  which  the  oxygen 

atom  is  attached  to  two  different  hydro­

carbon groupings.  The chemical  reaction 

he used for the purpose is still called the 

Williamson synthesis.

[651]  HOFMEISTER,  Wilhelm  Frie­

drich Benedikt  (hofe'my-ster) 

German botanist



Born:  Leipzig,  Saxony,  May  18, 

1824


Died:  Leipzig, January  12,  1877

Hofmeister  was  the  son  of  a  music 

publisher who  was  an  accomplished bot­

anist in his off hours. Hofmeister himself 

eventually  ran  the  business  and  was  a 

botanist,  too,  even  more  seriously  and 

successfully than his father had been.

Hofmeister  did  not  receive  an  aca­

demic  education  at  all,  but  his  work 

earned  him a sufficient reputation  to  get 

him  a  professorial  appointment  at  Hei­

delberg in  1863.

He  was  extremely  nearsighted  and 

would  not  wear  glasses,  so  that  he  was 

forced  to  peer  very  closely  at  his  work. 

This  apparently  encouraged  him  to  de­

vote  himself  to  delicate  manipulation 

and  microscopic work. Thus,  in  1847  he 

was able to describe in detail the manner 

in  which  the  plant  ovule  developed  into 

an  embryo.  He  also  examined  the  pro­

cess of cell division and  showed that the 

nucleus  did  not  truly  disappear  in  the 

process.  He  seems  to  have  been  almost 

on the point of discovering chromosomes 

and anticipating Flemming [762],

He  studied  simple  plants  and  was  the 

first to show “alternation of generations” 

in mosses and ferns,  a sexually-reproduc­

ing  form  alternating  with  an  asexually- 

reproducing  one.  He  also  showed  the 

relationship  of  the  gymnosperms  (the

cone-bearing trees,  such as pines)  to  the 

other broad groups of plants.

Hofmeister  is  considered  the father  of 

modern  botany,  but  in  later  life  he  be­

came  intolerant  of  criticism  and,  like 

Berzelius  [425],  very stubborn  in persist­

ing  in  his  errors.  His  rage  at  criticism 

and  his  attempt  to  be  both  a  busi­

nessman and a botanist each contributed 

to his early death.

[652]  KELVIN, William Thomson,

Baron


Scottish mathematician and physi­

cist


Born:  Belfast,  Ireland,  June  26, 

1824


Died:  near  Largs,  Ayr,  December 

17,  1907

Lord Kelvin  was  born  William  Thom­

son. He was the son of an eminent math­

ematician  and  was  an  infant  prodigy 

who  attended  his  father’s  lectures  with 

delight  when  only  eight  years  old.  At 

eleven he entered the University of Glas­

gow,  where  he  finished  second  in  his 

class  in  mathematics.  His  first  paper  on 

mathematics  was  written  while  he  was 

still  in  his  teens,  and  was  read  to  the 

Royal Society of Edinburgh by a profes­

sor  well  along  in  years,  since  it  seemed 

undignified  for  the  staid  assemblage  to 

be  lectured  to  by  a  schoolboy.  In  1841 

he went to Cambridge. After graduation, 

in  1845,  Thomson  traveled  to  Paris  for 

postgraduate  work  and  studied  under 

Regnault  [561].

Both father and son were in their time 

professors  at the university,  the father in 

mathematics,  the  son  in natural philoso­

phy  (the  old-fashioned  name  for  sci­

ence).  The  younger  Thomson  held  his 

chair  for  over  half  a  century.  He  was 

one  of  the  first  to  teach  physics  in  the 

laboratory  (converting an old wine cellar 

in  a  professor’s  house  into  one  for  the 

purpose)  as  well  as  the  lecture  hall.  He 

lectured  most  dramatically,  by  the  way, 

even eccentrically.

In  1846,  the  same  year  in  which  he 

obtained his professorial position, Thom­

son announced his calculation of the age 

of  the  earth  from  basic  physical  princi-



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