Charles H. Townes

Kunduz tavşana Hoover Barajı'na bakarken dedi: Hayır, bunu kendim inşa etmedim, ama tasarımı benim bir fikirle ilgili

Charles Hard Townes Amerikalı bir fizikçiydi. Townes, temel patentini elde ettiği maser'in teorisi ve uygulaması üzerinde çalışmıştır. Kuantum elektronikleri alanındaki diğer çalışmaları hem maser hem de lazer cihazları ile ilgilidir. 1964'te Nikolay Basov ve Alexander Prokhorov ile Fizik Nobel Ödülü'nü paylaştı. Townes, Amerika Birleşik Devletleri Hükümeti'nin danışmanıydı ve Harry Truman'dan (1945) Bill Clinton'a (1999) kadar her Amerikan Başkanı ile görüştü.

Apollo ay iniş programı için Amerika Hükumeti Bilim ve Teknoloji Danışma Komitesi'ni yönetmiştir. 1967'de California Üniversitesi Berkeley'de profesör olma konusunda başarılı olduktan sonra, birkaç önemli keşif yapan bir astrofizik programı başlatmıştır; örneğin, Samanyolu galaksisinin merkezindeki kara delik.

Townes dindar bir insandı ve bilim ile dinin, evrenin doğası ve amacı hakkında daha geniş bir anlayış sağlamak için yakınlaştığına inanıyordu.

Erken hayat

Etnik Alman yanı sıra büyük miktarda etnik İskoç, İngiliz, Gal, Huguenot Fransız ve İskoç-İrlandalı kökenli olan Townes, Greenville, South Carolina'da doğdu; babasından Henry Keith Townes (1876–1958), avukat, ve annesi Ellen Sumter Townes doğum adı Hard; 1881–1980. Furman Üniversitesi'nde Fizik alanında B.S. derecesi ve Modern Diller alanında B.A. derecesi aldı, 1935'te mezun oldu. Townes, 1937 sırasında Duke Üniversitesi'nde fizik alanında Sanat Yüksek Lisans derecesi için çalışmalarını tamamladı, daha sonra California Institute of Technology'de yüksek lisans okuluna başladı ve 1939'da doktora derecesi aldı. II. Dünya Savaşı sırasında Bell Labs'de radar bombardıman sistemleri üzerinde çalıştı.

Kariyer ve araştırma

1950'de Townes, Columbia Üniversitesi'nde Profesör olarak atandı. 1950'den 1952'ye kadar Columbia Radiation Laboratory'nin İcra Yöneticisi olarak görev yaptı. 1952'den 1955'e kadar Fizik Bölümü'nün Başkanı'ydı.

1951'de Townes, yoğun ve kesin uyumlu radyasyon ışınları oluşturmanın yeni bir yolunu tasarladı ve bu yöntem için Mikro Dalga Amplifikasyonu tarafından Uyarılmış Emisyon için maser kısaltmasını icat etti. Aynı prensip daha yüksek frekanslar için uygulandığında, lazer terimi kullanıldı; "ışık" kelimesi "mikro dalga" kelimesinin yerine geçti.

1953 sırasında Townes, James P. Gordon ve Herbert J. Zeiger, Columbia Üniversitesi'nde ilk amonyak maser'i inşa ettiler. Bu cihaz, yaklaşık 24,0 gigahertz frekansında mikrodalgaların amplifikasyonunu üretmek için enerji dolu amonyak molekülleri akışında uyarılmış emisyon kullandı.

1959'dan 1961'e kadar, Columbia Üniversitesi'nden izin alarak Washington, D.C.'deki Savunma Analizleri Enstitüsü'nün Başkan Yardımcısı ve Araştırma Müdürü olarak görev yaptı; bu kuruluş, Amerika Birleşik Devletleri Hükümeti'ne tavsiyelerde bulunan ve on bir üniversite tarafından işletilen kâr amacı gütmeyen bir organizasyondu. 1961 ile 1967 arasında, Massachusetts Institute of Technology'de hem Rektör Yardımcısı hem de Fizik Profesörü olarak görev yaptı. Daha sonra, 1967 sırasında California Üniversitesi Berkeley'de Fizik Profesörü olarak atandı ve burada yaklaşık 50 yıl kaldı; 2015'teki ölümünde profesör emeritus statüsündeydi. 1966'dan 1970'e kadar NASA Apollo ay iniş programı için Bilim Danışma Komitesi'nin başkanıydı.

Maser'i yaratması nedeniyle Townes, Nikolay Basov ve Alexander Prokhorov ile 1964 Fizik Nobel Ödülü'nü aldı. Townes ayrıca maser ve lazer'leri astronomi için geliştirdi, uzayda karmaşık molekülleri ilk keşfeden ekibin parçasıydı ve Samanyolu galaksisinin merkezindeki süperkütleli kara deliğin kütlesini belirledi.

2002–2003 sırasında Townes, Almanya'da Karl Schwarzschild Konuşmacısı ve Hindistan'da Birla Konuşmacısı ve Schroedinger Konuşmacısı olarak görev yaptı.

Townes, Mayıs 2008'de Başkan George W. Bush'a hitaben bir mektup imzalayan Fizik Nobel Ödülü'nün 20 Amerikalı alıcısından biridir; bu mektubunda "Maliye Yılı 2008 Omnibus Ödenekler Yasası'nda temel bilim araştırmasına verilen zararları tersine çevirmek" için Enerji Bakanlığı'nın Bilim Ofisi, Ulusal Bilim Vakfı ve Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü için ek acil fon talep etmesini çağırmıştır.

Astrofizik

Galaksi merkezi

Samanyolu'nun merkezi uzun süredir astronomları şaşırttı ve kalın toz görünür ışıkta görüşü engelledi. 1970'lerin ortasından sonlarına kadar Townes, Eric Wollman, John Lacy, Thomas Geballe ve Fred Baas ile birlikte Sagittarius A, galaksi merkezindeki H II bölgesini kızılötesi dalga boylarında incelediler. Merkezin etrafında dönen iyonize neon gazını gözlemlediler ve bunun hızları, çok merkezdeki kütlenin yaklaşık 3 milyon güneş kütlesine eşit olması gerektiği anlamına geliyordu. Bu kadar büyük bir kütlenin bu kadar küçük bir alana sıkıştırılması, merkezi nesnenin radyo kaynağı olan Sagittarius A*'nın bir süperkütleli kara delik içerdiğini öneriyordu. Sagittarius A*, ilk keşfedilen kara deliklerden biriydi; daha sonra kütlesi 4,3 milyon güneş kütlesine daha doğru bir şekilde belirlenmiştir.

Yıldızların şekilleri ve boyutları

Townes'in son büyük teknolojik yaratısı, Walt Fitelson, Ed Wishnow ve diğerleriyle birlikte Kızılötesi Mekansal Enterferometresi idi. Proje, aynı yıldızı inceleyen laserler tarafından hizalanan üç mobil kızılötesi detektörü birleştirdi. Eğer her teleskop diğerinden 10 metre uzaksa, 30 metrelik bir lens izlenimi yaratır. Orion takımyıldızının omuzundaki kırmızı dev olan Betelgeuse gözlemleri, yılda %1, 15 yılda %15 oranında boyut değiştirdiğini ortaya çıkardı. ISI, son derece yüksek açısal ve mekansal çözünürlük üretir. Teknoloji ayrıca SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) ile yapılan işbirlikleri içinde uzaylı yaşamının aranmasında önemli bir rol oynamaktadır.

Kişisel yaşam ve miras

Townes, 1941 sırasında ev sahibi olmayan insanlar için çalışan bir aktivist olan Frances H. Brown'la evlendi. Berkeley, California'da yaşadılar ve Linda Rosenwein, Ellen Anderson, Carla Kessler ve Holly Townes olmak üzere dört kızları vardı.

Dindar bir insan ve United Church of Christ üyesi olan Townes, "bilim ve din çok paraleldir, çoğu insanın düşündüğünden çok daha benzerdir ve uzun vadede birleşmeleri gerekir" şeklinde inanıyordu. 2005 sırasında Templeton Ödülü'nü kazandıktan sonra bir açıklamada yazdı: "Bilim, evrenimizin ne olduğunu ve nasıl çalıştığını anlamaya çalışır; biz insanları da dahil ederek. Din, evrenimizin amacı ve anlamını, kendi hayatlarımızı da dahil ederek anlamaya yönelikdir. Evrenin bir amacı veya anlamı varsa, bu yapısında ve işleyişinde ve dolayısıyla bilimde yansıtılmalıdır."

Bilim ve din

Townes'in bilim ve din hakkındaki görüşleri, "Bilim ve Dinin Yakınsaması", "Bilim ve Din'de Mantık ve Belirsizlikler" başlıklı denemelerinde ve Making Waves adlı kitabında açıklanmıştır. Townes, doğanın güzelliğinin "açıkça Tanrı tarafından yaratılmış" olduğunu ve Tanrı'nın insanların ortaya çıkması ve gelişmesi için evreni yarattığını hissetti. 

Her gün dua etti ve sonuç olarak dinin bilimden daha önemli olduğunu hissetti çünkü daha önemli uzun vadeli soruya cevap verirdi: hayatlarımızın anlamı ve amacı. Townes'in bilim ve dinin yakınsamasına ilişkin inancı, iddia edilen benzerlikler temelindedir:

1. İman. Townes, bilim insanının dini bir kişi gibi imanı olduğunu ve bunun sayesinde belirsiz bir sonuç için yıllar boyunca çalışabileceğini savundu.
2. Vahiy. Townes, maser/laser'inin icat edilmesi gibi birçok önemli bilimsel keşfin, verileri yorumlamaktan çok daha fazla dini vahiye benzer bir "flaş" olarak gerçekleştiğini iddia etti.
3. Kanıt. Bu yüzyılda matematikçi Godel, bilimsel anlamda mutlak kanıt olamayacağını keşfetti. Her kanıt bir dizi varsayım gerektirir ve bu varsayımların kendilerini tutarlı olup olmadığını kontrol etmenin bir yolu yoktur çünkü başka varsayımlar gerekli olurdu.
4. Belirsizlik. Townes, gelecekte bilim ve din hakkında daha iyi bir anlayışa açık olmanız gerektiğini inanıyordu. Bu, teorilerimizi değiştirmemizi gerektirecek, ancak onları terk etmeyeceğiz. Örneğin, 20. yüzyılın başında fizik çoğunlukla belirlenimcidir. Ancak bilim insanları kuantum mekaniğini incelemeye başladıklarında, indeterminizm ve şansın evrenimizde bir rol oynadığını anladılar. Hem klasik fizik hem de kuantum mekaniği doğrudur ve kendi sahalarında iyi çalışırlar ve öğrencilere öğretilmeye devam ederler. Benzer şekilde, Townes dini anlayışın büyümesinin, klasik dini inançlarımızı terk etmemek için değiştireceğine inanmaktadır.

Ölüm

Townes, UCB kampüsünde istikrarlı bir şekilde aktif olmuş, 99. yaş gününü geçtikten sonra bile ve ölümünden sadece birkaç ay önce fizik bölümünde veya Space Sciences Laboratory'de ziyaret ederek ve çalışarak düzenli olarak çalışmıştır. Townes'in sağlığı kötüleşti ve 27 Ocak 2015'te hastaneye giderken Oakland, California'da 99 yaşında öldü. "O, son yüzyılın en önemli deneysel fizikçilerinden biriydi," Berkeley'de fizik profesörü Reinhard Genzel, Townes hakkında söyledi. "Onun gücü, merakı ve derin Hristiyan maneviyatına dayanan salınmaz iyimserliğiydi."