Charles H. Townes

ビーバーはフーバーダムを見つめるウサギに言いました：いいえ、私が自分で建設したわけではありませんが、それは私の考えに基づいています

Charles Hard Townesはアメリカの物理学者でした。Townesはマザーの理論と応用に取り組み、基本特許を取得しました。量子電子工学における彼の他の研究は、マザーとレーザーデバイスの両方を扱っていました。1964年、彼はNikolay BasovおよびAlexander Prokhorovと共にノーベル物理学賞を共有しました。Townesはアメリカ政府の顧問であり、Harry Truman（1945年）からBill Clinton（1999年）まですべてのアメリカ大統領に面会しました。

彼はアポロ月面着陸計画の米国政府科学技術諮問委員会を指揮しました。1967年にカリフォルニア大学バークレー校の教授になった後、彼は重要な発見をもたらした天体物理学プログラムを開始しました。例えば、銀河系の中心にあるブラックホールです。

Townesは信仰心が厚く、科学と宗教は宇宙の性質と目的をより深く理解するために収束していると信じていました。

初期生活

ドイツ系民族およびスコットランド系、イングランド系、ウェールズ系、ユグノー系フランス系、スコッチアイリッシュ系の血統を多く持つTownesは、サウスカロライナ州グリーンビルで生まれました。彼の父はHenry Keith Townes（1876年–1958年）で弁護士であり、母はEllen Sumter Townes（旧姓Hard、1881年–1980年）でした。彼はFurman Universityで物理学の理学士号と現代言語の文学士号を取得し、1935年に卒業しました。Townesは1937年にDuke Universityで物理学の修士号を取得し、その後California Institute of Technologyの大学院に進学し、1939年に博士号を取得しました。第二次世界大戦中、彼はBell Labsでレーダー爆撃システムに取り組みました。

キャリアと研究

1950年、TownesはColumbia Universityの教授に任命されました。1950年から1952年までColumbia Radiation Laboratoryのエグゼクティブディレクターを務めました。1952年から1955年まで物理学部長を務めました。

1951年、Townesは強力で正確なコヒーレント放射線ビームを生成する新しい方法を考案し、マイクロ波増幅刺激放射（Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation）を意味するマザーという頭字語を発明しました。同じ原理がより高い周波数に適用されると、レーザーという用語が使用されました。「マイクロ波」という単語の代わりに「光」という単語が使われました。

1953年の間に、Townes、James P. Gordon、およびHerbert J. ZeigerはColumbia Universityで最初のアンモニアマザーを構築しました。このデバイスは、励起されたアンモニア分子の流れで刺激放射を使用して、約24.0ギガヘルツの周波数でマイクロ波を増幅しました。

1959年から1961年の間、彼はColumbia Universityから休職し、Washington D.C.のInstitute for Defense Analysisの副社長兼研究部門長を務めました。これは非営利組織で、アメリカ政府に助言を与え、11の大学によって運営されていました。1961年から1967年の間、TownesはMassachusetts Institute of Technologyの学長兼物理学教授を務めました。その後、1967年の間に、彼はUniversity of California at Berkeleyの物理学教授に任命され、ほぼ50年間そこに留まりました。2015年の彼の死亡時までに、彼の地位は名誉教授でした。1966年から1970年の間に、彼はアポロ月面着陸計画のためのNASA科学諮問委員会の議長でした。

マザーの創造に対して、TownesはNikolay BasovおよびAlexander Prokhorovと共に1964年のノーベル物理学賞を受賞しました。Townesはまた、天文学のためのマザーとレーザーの使用を開発し、宇宙で最初に複雑な分子を発見したチームの一部であり、銀河系の中心にある超巨大ブラックホールの質量を決定しました。

2002年–2003年の間に、TownesはドイツでKarl Schwarzschild Lecturerを、インドでBirla LecturerおよびSchroedinger Lecturerを務めました。

Townesは2008年5月にGeorge W. Bush大統領に宛てた手紙に署名したノーベル物理学賞を受賞した20人のアメリカ人の1人です。「2008年度総合歳出法での基礎科学研究に対してなされた損害を逆転させ」、エネルギー省科学局、全米科学財団、および標準技術局に緊急資金追加を要請するよう彼に促しています。

天体物理学

銀河中心

銀河系の中心は長い間天文学者を困惑させてきました。厚い塵が可視光での視界を遮っています。1970年代半ばから後半にかけて、Townes、Eric Wollman、John Lacy、Thomas Geballe、およびFred Baasは、銀河中心のHII領域であるSagittarius Aを赤外線波長で研究しました。彼らは中心の周りを渦巻く電離ネオンガスが、中心の物質の質量が約300万個の太陽の質量に相当する速度で観測しました。このような小さなスペースでのそのような大きな質量は、中央の物体である電波源Sagittarius A*が超巨大ブラックホールを含んでいることを意味しました。Sagittarius A*は最初に検出されたブラックホールの1つであり、その後、その質量はより正確に430万の太陽質量であると決定されました。

恒星の形と大きさ

Townesの最後の主な技術的創造は、Walt Fitelson、Ed Wishnowおよび他の人々との赤外線空間干渉計でした。このプロジェクトは、同じ星を研究するためにレーザーで配置された3つのモバイル赤外線検出器を組み合わせました。各望遠鏡が他から10メートル離れている場合、30メートルレンズの印象を作成します。オリオン座の肩の赤い巨星であるBetelgeuseの観測では、1年間に1%、15年間に15%の速度で増加および減少していることがわかりました。ISIは極めて高い角度と空間分解能を生成します。この技術はまた、Dan WertimerのSearch for Extraterrestrial Intelligence（SETI）との協力で地球外生命の探索において重要な役割を果たしています。

個人生活と遺産

Townesは1941年にアクティビスト団体のホームレスのためのFrances H. Brownと結婚しました。彼らはカリフォルニア州バークレーに住んでおり、Linda Rosenwein、Ellen Anderson、Carla Kessler、およびHolly Townesの4人の娘がいました。

信仰心が厚く、United Church of ChristのメンバーであるTownesは、「科学と宗教はかなり平行であり、ほとんどの人が思うよりもはるかに類似しており、長期的には、それらは収束しなければならない」と信じていました。2005年にTempleton Prizeを受賞した後、彼は声明に書きました：「科学は私たちの宇宙がどのようなものであり、どのように機能するのか、私たち人間を含めて理解しようとします。宗教は私たちの宇宙の目的と意味、私たち自身の人生を含めて理解することを目的としています。宇宙に目的または意味がある場合、これはその構造と機能に反映される必要があり、したがって科学に反映される必要があります。」

科学と宗教

科学と宗教に関するTownesの見解は、彼のエッセイ「科学と宗教の収束」、「科学と宗教における論理と不確実性」、および彼の本「Making Waves」で説明されました。Townesは自然の美しさが「明らかに神によって作られた」ものであり、神が人間が出現して繁栄するために宇宙を創造したと感じていました。

彼は毎日祈り、最終的には宗教は科学よりも重要であると感じていました。なぜなら、それは最も重要な長期的な質問に対処しているからです。つまり、私たちの人生の意味と目的です。Townesの科学と宗教の収束への信念は、主張された類似性に基づいています：

1. 信仰。Townesは、科学者は宗教的な人と同じ信仰を持っていると主張し、彼/彼女が不確かな結果のために何年も働くことを可能にします。
2. 啓示。Townesは、マザー/レーザーの彼の発明のような多くの重要な科学的発見が、データを解釈するよりも宗教的啓示とより類似した「閃き」として起こったと主張しました。
3. 証拠。この世紀の間に数学者Godelは科学的意味で絶対的な証拠が存在できないことを発見しました。すべての証拠は仮定のセットを必要とし、他の仮定が必要になるため、それらの仮定が自己矛盾しているかどうかを確認する方法はありません。
4. 不確実性。Townesは、将来科学と宗教のより良い理解に心を開くべきだと信じていました。これは私たちの理論を修正することを要求しますが、放棄することはありません。たとえば、20世紀の初めには、物理学は主に決定論的でした。しかし、科学者が量子力学を研究し始めたとき、彼らは不確定性と偶然が私たちの宇宙で役割を果たしていることに気付きました。古典物理学と量子力学の両方は正しく、それぞれの専門分野内で効果的に機能し、引き続き学生に教えられています。同様に、Townesは宗教的理解の成長は修正されると信じていますが、古典的な宗教的信念を放棄することはありません。

死

Townesはバークレー校のUCBキャンパスで着実に活動を続けており、99歳の誕生日を過ぎて、そして彼の死の数か月前に、物理学部または宇宙科学研究所で定期的に訪問および作業していました。Townesの健康は衰え始め、2015年1月27日にカリフォルニア州オークランドの病院への途中で99歳で亡くなりました。「彼は過去の世紀で最も重要な実験物理学者の一人でした」とバークレーの物理学教授であるReinhard Genzelはタウンズについて述べました。「彼の強さは彼の好奇心と彼の深いキリスト教の精神性に基づいた揺るがない楽観主義でした。」