Charles H. Townes

El castor le dijo al conejo mientras miraban la Presa Hoover: No, no la construí yo mismo, pero se basa en una idea mía

Charles Hard Townes fue un físico estadounidense. Townes trabajó en la teoría y aplicación del máser, para el cual obtuvo la patente fundamental. Su otro trabajo en electrónica cuántica se ocupó tanto de dispositivos máser como láser. En 1964 compartió el Premio Nobel de Física con Nikolay Basov y Alexander Prokhorov. Townes fue asesor del gobierno de Estados Unidos y se reunió con todos los presidentes estadounidenses desde Harry Truman en 1945 hasta Bill Clinton en 1999.

Dirigió el Comité de Asesoramiento en Ciencia y Tecnología del gobierno estadounidense para el programa de alunizaje Apolo. Después de convertirse en profesor de la Universidad de California en Berkeley en 1967, comenzó un programa astrofísico que produjo varios descubrimientos importantes, por ejemplo, el agujero negro en el centro de la galaxia Vía Láctea.

Townes era religioso y creía que la ciencia y la religión convergen para proporcionar una mayor comprensión de la naturaleza y el propósito del universo.

Primeros años

De ascendencia alemana étnica, así como una gran cantidad de ascendencia escocesa, inglesa, galesa, francesa hugonota e irlandesa escocesa, Townes nació en Greenville, Carolina del Sur, hijo de Henry Keith Townes (1876–1958), abogado, y Ellen Sumter Townes de soltera Hard; (1881–1980). Obtuvo su B.S. en Física y B.A. en Lenguas Modernas en la Universidad de Furman, donde se graduó en 1935. Townes completó el trabajo para obtener el grado de Maestría en Artes en Física en la Universidad de Duke en 1937, y luego comenzó la escuela de posgrado en el Instituto de Tecnología de California, del cual recibió un doctorado en 1939. Durante la Segunda Guerra Mundial, trabajó en sistemas de bombardeo de radar en Bell Labs.

Carrera e investigación

En 1950, Townes fue nombrado Profesor en la Universidad de Columbia. Sirvió como Director Ejecutivo del Laboratorio de Radiación de Columbia de 1950 a 1952. Fue Presidente del Departamento de Física de 1952 a 1955.

En 1951, Townes concibió una nueva forma de crear haces intensos y precisos de radiación coherente, para lo cual inventó el acrónimo máser para Amplificación de Microondas por Emisión Estimulada de Radiación. Cuando el mismo principio se aplicó a frecuencias más altas, se usó el término láser con la palabra "luz" sustituyendo a la palabra "microondas".

Durante 1953, Townes, James P. Gordon y Herbert J. Zeiger construyeron el primer máser de amoníaco en la Universidad de Columbia. Este dispositivo utilizaba emisión estimulada en un flujo de moléculas de amoníaco energizadas para producir amplificación de microondas a una frecuencia de aproximadamente 24,0 gigahertz.

De 1959 a 1961, tuvo un permiso de ausencia de la Universidad de Columbia para servir como Vicepresidente y Director de Investigación del Instituto de Análisis de Defensa en Washington, D.C., una organización sin fines de lucro que asesoraba al gobierno de EE.UU. y era operada por once universidades. Entre 1961 y 1967, Townes sirvió tanto como Vicerrector como Profesor de Física en el Instituto Tecnológico de Massachusetts. Luego, durante 1967, fue nombrado Profesor de Física en la Universidad de California en Berkeley, donde permaneció durante casi 50 años; su estatus fue profesor emérito al momento de su muerte en 2015. Entre 1966 y 1970, fue presidente del Comité de Asesoramiento Científico de la NASA para el programa de alunizaje Apolo.

Por su creación del máser, Townes junto con Nikolay Basov y Alexander Prokhorov recibieron el Premio Nobel de Física de 1964. Townes también desarrolló el uso de máseres y láseres para la astronomía, fue parte de un equipo que descubrió por primera vez moléculas complejas en el espacio, y determinó la masa del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia Vía Láctea.

Durante 2002–2003, Townes sirvió como Conferenciante de Karl Schwarzschild en Alemania y como Conferenciante de Birla y Conferenciante de Schroedinger en India.

Townes es uno de los 20 receptores estadounidenses del Premio Nobel de Física que firmaron una carta dirigida al Presidente George W. Bush en mayo de 2008, instándolo a "revertir el daño causado a la investigación científica básica en el Proyecto de Ley de Asignaciones Omnibus del Año Fiscal 2008" al solicitar financiamiento de emergencia adicional para la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía, la Fundación Nacional de Ciencia y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología.

Astrofísica

Centro galáctico

El centro de la Vía Láctea siempre ha desconcertado a los astrónomos, y el polvo espeso oscurece la vista en luz visible. Durante mediados y finales de los años 70, Townes junto con Eric Wollman, John Lacy, Thomas Geballe y Fred Baas estudiaron Sagitario A, la región HII en el centro galáctico, a longitudes de onda infrarroja. Observaron gas neón ionizado girando alrededor del centro a velocidades tales que la masa en el centro debe ser aproximadamente igual a la de 3 millones de soles. Tal masa grande en un espacio tan pequeño implicaba que el objeto central, la fuente de radio Sagitario A*, contiene un agujero negro supermasivo. Sagitario A* fue uno de los primeros agujeros negros detectados; posteriormente su masa ha sido determinada más precisamente como 4,3 millones de masas solares.

Formas y tamaños de las estrellas

La última creación tecnológica importante de Townes fue el Interferómetro Espacial Infrarrojo con Walt Fitelson, Ed Wishnow y otros. El proyecto combinó tres detectores infrarrojos móviles alineados por láseres que estudian la misma estrella. Si cada telescopio está a 10 metros del otro, crea la impresión de una lente de 30 metros. Las observaciones de Betelgeuse, un gigante rojo en el hombro de la constelación de Orión, encontraron que está aumentando y disminuyendo de tamaño a razón del 1% por año, 15% en 15 años. ISI produce una resolución angular y espacial extremadamente alta. La tecnología también está jugando un papel importante en la búsqueda de vida extraterrestre en colaboraciones con Dan Werthimer de la Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (SETI).

Vida personal y legado

Townes se casó con Frances H. Brown, una activista por los sin hogar, durante 1941. Vivieron en Berkeley, California y tuvieron cuatro hijas: Linda Rosenwein, Ellen Anderson, Carla Kessler y Holly Townes.

Un hombre religioso y miembro de la Iglesia Unida de Cristo, Townes creía que "la ciencia y la religión son bastante paralelas, mucho más similares de lo que la mayoría de las personas piensan y que a largo plazo, deben converger". Escribió en una declaración después de ganar el Premio Templeton en 2005: "La ciencia intenta entender qué es nuestro universo y cómo funciona, incluyéndonos a nosotros los humanos. La religión tiene como objetivo entender el propósito y significado de nuestro universo, incluyendo nuestras propias vidas. Si el universo tiene un propósito o significado, esto debe reflejarse en su estructura y funcionamiento, y por lo tanto en la ciencia".

Ciencia y religión

Las opiniones de Townes sobre ciencia y religión fueron expuestas en sus ensayos "La Convergencia de la Ciencia y la Religión", "Lógica e Incertidumbres en la Ciencia y la Religión", y su libro Making Waves. Townes sentía que la belleza de la naturaleza es "obviamente hecha por Dios" y que Dios creó el universo para que los humanos emerjan y prosperen. 

Rezaba todos los días y finalmente sintió que la religión es más importante que la ciencia porque aborda la pregunta más importante a largo plazo: el significado y propósito de nuestras vidas. La creencia de Townes en la convergencia de la ciencia y la religión se basa en similitudes reclamadas:

1. Fe. Townes argumentó que el científico tiene fe al igual que una persona religiosa, permitiéndole trabajar durante años por un resultado incierto.
2. Revelación. Townes afirmó que muchos descubrimientos científicos importantes, como su invención del máser/láser, ocurrieron como un "destello" mucho más parecido a la revelación religiosa que a la interpretación de datos.
3. Prueba. Durante este siglo el matemático Godel descubrió que no puede haber prueba absoluta en sentido científico. Toda prueba requiere un conjunto de suposiciones, y no hay forma de verificar si esas suposiciones son autoconsistentes porque se requerirían otras suposiciones.
4. Incertidumbre. Townes creía que deberíamos tener una mente abierta a una mejor comprensión de la ciencia y la religión en el futuro. Esto requeriría que modifiquemos nuestras teorías, pero no las abandonemos. Por ejemplo, al comienzo del siglo XX la física era en gran medida determinista. Pero cuando los científicos comenzaron a estudiar la mecánica cuántica se dieron cuenta de que el indeterminismo y el azar juegan un papel en nuestro universo. Tanto la física clásica como la mecánica cuántica son correctas y funcionan bien dentro de sus propios dominios, y continúan siendo enseñadas a los estudiantes. De manera similar, Townes cree que el crecimiento de la comprensión religiosa modificará, pero no nos hará abandonar, nuestras creencias religiosas clásicas.

Muerte

Townes había estado activo constantemente en el campus de UC Berkeley, visitando y trabajando regularmente en el departamento de física o en el Laboratorio de Ciencias del Espacio pasados sus 99 años y solo unos pocos meses antes de su muerte. La salud de Townes comenzó a declinar, y murió a la edad de 99 años en Oakland, California, en el camino hacia el hospital el 27 de enero de 2015. "Fue uno de los físicos experimentales más importantes del siglo pasado", dijo Reinhard Genzel, profesor de física en Berkeley, sobre Townes. "Su fortaleza fue su curiosidad y su optimismo inquebrantable, basado en su profunda espiritualidad cristiana".