维利的成长与留德经历
奥斯卡·安德森在其所写传记中言及维利时，认为他“既非政治家，也不是哲学家”[95]。此一评价或可商榷，但有一点则可以肯定：维利是他那个时代美国最为杰出的化学家之一，不仅在农业化学研究方面取得了一系列成就，而且还推动了化学学科在美国的专业化进程以及化学家群体的组织化、团体化。[96]维利后来之所以能够任职化学局与他本人的专业出身也有着紧密关联。在化学局的工作使维利有机会在众多化学家中脱颖而出，而这种身份又使他在促成美国化学学会成为全国性组织的过程中起到了重要作用。[97]正是维利身上所具有的化学专业资质和科学素养使他有足够的底气走出实验室，投身社会改革运动。对维利而言，“他所受教育以及早年的专业经历为其日后反对掺假食品的斗争作好了准备”[98]，特别是留德期间的所见所学极大地拓展了他的视野，奠定了维利返美后的研究方向。
维利于1844年10月18日出生于印第安纳州杰斐逊县（Jefferson Country）肯特村（Kent Village）以北的一座农场中。[99]在他日后的回忆中，童年生活虽谈不上阔绰奢华，却也殷实纯朴。父母双亲忙碌于农场劳作，家中的饮食和衣物也都收获自农场作物——由母亲带着他们以最天然的办法进行烹煮和编织。维利和兄弟姐妹们自小就在父母身边开始熟悉农场中的各种活计，这种生活使维利养成了勤劳的习惯，并让他切身感受到获取食品很大程度上得仰赖于大自然的赐予，而且应该以最符合自然本性的方式来生产和食用，人的劳动只不过是完成这中间的一个转化过程而已。对维利而言，早年生活环境无疑是最“自然”的，家中每天餐桌上的各类食品也最为“纯净”。切不可小视维利童少年时期的生活经历对其日后在食品是否纯净这一问题认知上所产生的潜移默化影响，维利后来在对待纯净食品问题上的看法一直有他早年生活经历的印迹，务使食品能够达到犹如家中所吃的“纯净”标准成为维利参与食品药品纯净运动后的主要工作目标。
每个人年少时期或都曾有过囫囵读书的记忆，长大后虽然并不一定会成为学者，却往往会给人留下深刻印象——从读书中感受快乐、汲取力量，进而相信知识能够改变个人命运，增进社群福祉，维利即是这样一个典型。家中浓厚的知识氛围让他在日后求学道路上时刻保持着上进心，使其从小便树立起知识能够用以改善普通美国人生活，提高生活品质的信念。其成为化学家之后，这种信念更升华为要以自己所学的化学知识为民众日常食品供应确定科学营养标准的雄心。除了重视学习之外，基督教在维利的家庭生活中也占有重要地位。在严父督促下，维利被要求记诵《圣经》，并于安息日参加“主日学校”（Sunday School）[100]的学习和相关活动。父亲的严格训诫使“维利认识到人不仅要领受上帝的慷慨馈赠，更重要的还在于要履行你的职责和践行上帝所指派的工作”[101]，这种责任意识和人道义务始终伴随着维利，成为他一生恪守的箴言。
如果说家庭宗教熏陶给予维利的是对人性的洞察以及帮助塑造其思想世界，维利的求学之路则将他一步步引向艰深而美妙的化学世界，为他日后的工作作好了知识准备。更为难得的还在于维利不仅接受了当时美国本土最好的科学训练，而且还能有机会远渡重洋亲赴第二次工业革命的中心德国拜访名师，进行实地考察和学习，这两者结合大大拓展了维利的知识面，使其逐渐熟稔化学领域内的各项最新技术方法，也更增强了他对运用科学知识服务人类、造福美国社会这一理念的信心。[102]
相比于欧洲，当时的美国科学界基本还处在“学生”阶段，如美国第一位诺贝尔化学奖得主西奥多·威廉·理查兹（Theodore William Richards）就曾在德国进修，学习有机物分子量的测定。[103]对于那些有志于科学探索和学术研究的美国青年来说，他们往往会通过前往欧洲各著名大学深造来提升自己（包括学历和学力两方面），维利也不例外。事后证明，维利留欧之旅也确实有助于其专业能力的提高。
维利于1878年10月抵达德国，进入柏林大学学习。此时的德国不仅在政治上已经完成统一，而且经过之前两个阶段（1835—1850年和1850—1873年）[104]长达30多年的快速工业化进程，包括化学工业在内的德国经济各部门呈现强劲上升势头。辅以19世纪上半叶在著名教育家洪堡领导下的现代化大学改革，德国化学不论是基础理论还是工业生产，都走在世界前列，成为名副其实的世界化学中心，尤其是在有机化学领域，德国更是当之无愧的公认领袖。[105]维利此时负笈留德可谓正当其时。
维利在柏林大学期间虽然也选听了生理学和病理学这两门医学课程，但他还是把更多时间用在了其他非医学科目上，如亥姆霍兹（Helmholtz，亥姆霍兹定律的提出者）和基尔霍夫（Kirchhoff，基尔霍夫定理的提出者）的物理学课程、霍夫曼（Hoffmann，霍夫曼反应的提出者）开设的化学课、维特马克（Wittmack）关于食品掺假的课程。[106]在诸多老师中，执掌当时柏林大学化学系并创建德国化学学会，有着“德国化学学会之父”[107]美誉的霍夫曼对于这位来自美国的年轻人非常满意。他不仅言传身教，而且还将维利吸纳为学会荣誉会员。除了听课外，维利还在德国友人陪同下参观了帝国食品实验室（The Imperial Food Laboratory）这一由德国政府主办，旨在对食品进行检测以确定其是否含有掺假物质的实验机构。维利在此学习了偏光镜和光谱仪等先进仪器的使用方法，首次了解到可以运用化学检测方法来测定食品纯度。维利将其在德国的全部所学带回美国，并于普渡大学实验室内开始了他对纯净食品的早期研究。