Charles H. Townes

O castor disse ao coelho enquanto olhavam para a Barragem Hoover: Não, eu não construí sozinho, mas é baseado em uma ideia minha

Charles Hard Townes foi um físico americano. Townes trabalhou na teoria e aplicação do maser, pelo qual obteve a patente fundamental. Seu outro trabalho em eletrônica quântica lidou com dispositivos maser e laser. Em 1964, ele compartilhou o Prêmio Nobel de Física com Nikolay Basov e Alexander Prokhorov. Townes foi um assessor do Governo dos Estados Unidos e se encontrou com todos os Presidentes dos EUA de Harry Truman em 1945 a Bill Clinton em 1999.

Ele dirigiu o Comitê Consultivo de Ciência e Tecnologia do governo dos EUA para o programa de pouso lunar Apollo. Depois de se tornar professor da Universidade da Califórnia em Berkeley em 1967, ele iniciou um programa astrofísico que produziu várias descobertas importantes, por exemplo, o buraco negro no centro da galáxia Via Láctea.

Townes era religioso e acreditava que a ciência e a religião estão convergindo para proporcionar uma compreensão maior da natureza e do propósito do universo.

Vida inicial

De ascendência étnica alemã, assim como uma grande quantidade de ascendência étnica escocesa, inglesa, galesa, francesa huguenote e irlandesa escocesa, Townes nasceu em Greenville, South Carolina, filho de Henry Keith Townes (1876–1958), um advogado, e Ellen Sumter Townes (nascida Hard; 1881–1980). Ele obteve seu B.S. em Física e B.A. em Línguas Modernas na Universidade Furman, onde se formou em 1935. Townes completou o trabalho para o grau de Mestre em Artes em física na Duke University durante 1937, e depois começou pós-graduação no California Institute of Technology, de onde recebeu um grau de Ph.D. em 1939. Durante a Segunda Guerra Mundial, trabalhou em sistemas de bombardeio por radar na Bell Labs.

Carreira e pesquisa

Em 1950, Townes foi nomeado Professor na Universidade de Columbia. Serviu como Diretor Executivo do Laboratório de Radiação de Columbia de 1950 a 1952. Foi Presidente do Departamento de Física de 1952 a 1955.

Em 1951, Townes concebeu uma nova maneira de criar feixes intensos e precisos de radiação coerente, para a qual inventou o acrônimo maser para Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Amplificação de Microondas por Emissão Estimulada de Radiação). Quando o mesmo princípio foi aplicado a frequências mais altas, o termo laser foi usado, a palavra "luz" substituindo a palavra "microonda".

Durante 1953, Townes, James P. Gordon e Herbert J. Zeiger construíram o primeiro maser de amônia na Universidade de Columbia. Este dispositivo usava emissão estimulada em um fluxo de moléculas de amônia energizadas para produzir amplificação de microondas em uma frequência de aproximadamente 24,0 gigahertz.

De 1959 a 1961, estava em licença da Universidade de Columbia para servir como Vice-Presidente e Diretor de Pesquisa do Instituto para Análises de Defesa em Washington, D.C., uma organização sem fins lucrativos que assessorava o governo dos EUA e era operada por onze universidades. Entre 1961 e 1967, Townes serviu como Pró-Reitor e Professor de Física no Massachusetts Institute of Technology. Depois, durante 1967, foi nomeado Professor de Física na Universidade da Califórnia em Berkeley, onde permaneceu por quase 50 anos; seu status era de professor emérito no momento de sua morte em 2015. Entre 1966 e 1970, foi presidente do Comitê Consultivo de Ciência da NASA para o programa de pouso lunar Apollo.

Por sua criação do maser, Townes, juntamente com Nikolay Basov e Alexander Prokhorov, recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1964. Townes também desenvolveu o uso de masers e lasers para astronomia, fez parte de uma equipe que descobriu pela primeira vez moléculas complexas no espaço e determinou a massa do buraco negro supermassivo no centro da galáxia Via Láctea.

Durante 2002–2003, Townes serviu como Karl Schwarzschild Lecturer na Alemanha e Birla Lecturer e Schroedinger Lecturer na Índia.

Townes é um dos 20 recipientes americanos do Prêmio Nobel de Física que assinaram uma carta endereçada ao Presidente George W. Bush em maio de 2008, instando-o a "reverter o dano causado à pesquisa científica básica no Projeto de Lei de Dotações Omnibus do Ano Fiscal de 2008" solicitando financiamento emergencial adicional para o Escritório de Ciência do Departamento de Energia, a Fundação Nacional de Ciência e o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia.

Astrofísica

Centro galáctico

O centro da Via Láctea havia desconcertado os astrônomos por muito tempo, e poeira espessa obscurece a visualização dele em luz visível. Durante meados a final dos anos 1970, Townes junto com Eric Wollman, John Lacy, Thomas Geballe e Fred Baas estudaram Sagittarius A, a região HII no centro galáctico, em comprimentos de onda infravermelhos. Eles observaram gás néon ionizado redemoinhando ao redor do centro em velocidades tais que a massa no próprio centro deve ser aproximadamente igual à de 3 milhões de sóis. Uma massa tão grande em um espaço tão pequeno implicou que o objeto central, a fonte de rádio Sagittarius A*, contém um buraco negro supermassivo. Sagittarius A* foi um dos primeiros buracos negros detectados; subsequentemente, sua massa foi determinada de forma mais precisa como 4,3 milhões de massas solares.

Formas e tamanhos de estrelas

A última grande criação tecnológica de Townes foi o Interferômetro Espacial Infravermelho com Walt Fitelson, Ed Wishnow e outros. O projeto combinou três detectores infravermelhos móveis alinhados por lasers que estudam a mesma estrela. Se cada telescópio está a 10 metros do outro, cria a impressão de uma lente de 30 metros. Observações de Betelgeuse, uma gigante vermelha no ombro da constelação de Orion, descobriram que ela está aumentando e diminuindo de tamanho a uma taxa de 1% por ano, 15% em 15 anos. O ISI produz resolução angular e espacial extremamente alta. A tecnologia também está desempenhando um papel importante na busca por vida extraterrestre em colaborações com Dan Werthimer da Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI).

Vida pessoal e legado

Townes casou-se com Frances H. Brown, uma ativista pelos sem-abrigo, em 1941. Viveram em Berkeley, Califórnia e tiveram quatro filhas: Linda Rosenwein, Ellen Anderson, Carla Kessler e Holly Townes.

Um homem religioso e membro da United Church of Christ, Townes acreditava que "a ciência e a religião são bastante paralelas, muito mais similares do que a maioria das pessoas pensa e que, a longo prazo, devem convergir". Ele escreveu em uma declaração após vencer o Prêmio Templeton em 2005: "A ciência tenta entender como é nosso universo e como funciona, incluindo nós humanos. A religião visa entender o propósito e o significado de nosso universo, incluindo nossas próprias vidas. Se o universo tem um propósito ou significado, isso deve ser refletido em sua estrutura e funcionamento, e, portanto, na ciência."

Ciência e religião

As opiniões de Townes sobre ciência e religião foram expostas em seus ensaios "The Convergence of Science and Religion" (A Convergência da Ciência e da Religião), "Logic and Uncertainties in Science and Religion" (Lógica e Incertezas em Ciência e Religião) e seu livro Making Waves (Fazendo Ondas). Townes sentia que a beleza da natureza é "obviamente feita por Deus" e que Deus criou o universo para os humanos emergirem e prosperarem. 

Ele orava todos os dias e, em última análise, sentia que a religião é mais importante que a ciência porque aborda a questão mais importante a longo prazo: o significado e o propósito de nossas vidas. A crença de Townes na convergência da ciência e da religião é baseada em semelhanças alegadas:

1. Fé. Townes argumentou que o cientista tem fé assim como uma pessoa religiosa, permitindo que ele/ela trabalhe durante anos por um resultado incerto.
2. Revelação. Townes alegou que muitas descobertas científicas importantes, como sua invenção do maser/laser, ocorreram como um "flash" muito mais semelhante à revelação religiosa do que interpretar dados.
3. Prova. Durante este século, o matemático Godel descobriu que não pode haver prova absoluta no sentido científico. Toda prova requer um conjunto de suposições, e não há forma de verificar se essas suposições são auto-consistentes porque outras suposições seriam necessárias.
4. Incerteza. Townes acreditava que deveríamos ser receptivos a uma compreensão melhor da ciência e da religião no futuro. Isso exigirá que modifiquemos nossas teorias, mas não as abandonemos. Por exemplo, no início do século XX, a física era em grande parte determinística. Mas quando os cientistas começaram a estudar a mecânica quântica, perceberam que o indeterminismo e a chance desempenham um papel em nosso universo. Tanto a física clássica quanto a mecânica quântica estão corretas e funcionam bem dentro de seu próprio campo, e continuam sendo ensinadas aos alunos. Da mesma forma, Townes acredita que o crescimento da compreensão religiosa modificará, mas não nos fará abandonar, nossas crenças religiosas clássicas.

Morte

Townes havia estado constantemente ativo no campus da UCB, visitando e trabalhando regularmente no departamento de física ou no Laboratório de Ciências Espaciais após seu 99º aniversário e apenas alguns meses antes de sua morte. A saúde de Townes começou a declinar, e ele morreu aos 99 anos em Oakland, Califórnia, a caminho do hospital em 27 de janeiro de 2015. "Ele foi um dos mais importantes físicos experimentais do século passado", disse Reinhard Genzel, professor de física em Berkeley, sobre Townes. "Sua força era sua curiosidade e seu otimismo inabalável, baseado em sua profunda espiritualidade cristã."