チャールズ・H・タウンズ | |
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1983年のタウンズ | |
| 生まれる | チャールズ・ハード・タウンズ 1915年7月28日 |
| 死亡 | 2015年1月27日(享年99歳) |
| 母校 | |
| 知られている | |
| 配偶者 |
フランシス・ブラウン ( 1941年生まれ |
| 受賞歴 |
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| 科学者としてのキャリア | |
| フィールド | 物理 |
| 機関 | |
| 論文 | 炭素の重い同位体の濃縮とその核スピンの測定 (1939年) |
| 博士課程の指導教員 | ウィリアム・スマイス |
| 博士課程の学生 | |
チャールズ・ハード・タウンズ(1915年7月28日 - 2015年1月27日)は、アメリカの物理学者。[4] [5]タウンズはメーザーの理論と応用に取り組み、基本特許を取得したほか、メーザーとレーザーデバイスの両方に関連する量子エレクトロニクスの他の仕事も行った。[6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] 1964年のノーベル物理学賞をニコライ・バゾフとアレクサンダー・プロホロフと共に 受賞した。[3] [15] [16]タウンズは米国政府の顧問であり、ハリー・S・トルーマン(1945年)からビル・クリントン(1999年)まですべての米国大統領と面会した。
彼は、アポロ月面着陸計画に関する米国政府の科学技術諮問委員会の委員長を務めた。1967年にカリフォルニア大学バークレー校の教授に就任した後、天体物理学プログラムを開始し、天の川銀河の中心にあるブラックホールなど、いくつかの重要な発見をもたらした。
タウンズは信仰心が強く[17]、科学と宗教が融合して宇宙の本質と目的をより深く理解できると信じていました。
幼少期と教育
タウンズは、ドイツ、スコットランド、イギリス、ウェールズ、ユグノー・フランス、スコッチ・アイルランドの血を引く。[ 18 ]タウンズはサウスカロライナ州グリーンビルで、弁護士のヘンリー・キース・タウンズ(1876年 - 1958年)とエレン・サムター・タウンズ(旧姓 ハード、1881年 - 1980年)の息子として生まれた。[19] 兄のヘンリー・キース・タウンズ・ジュニア(1913年1月20日 - 1990年5月2日)は、ヒチバチの世界的権威で知られる昆虫学者だった。チャールズは、ファーマン大学で物理学の理学士号と現代言語学の文学士号を取得し、1935年に卒業した。[ 4]タウンズは、 1937年にデューク大学で物理学の修士号を取得1939年に博士号を取得した。[21]第二次世界大戦中、彼はベル研究所でレーダー爆撃システムの開発に携わった。[3] [4]
キャリアと研究
1950年、タウンズはコロンビア大学の教授に任命された。[4] 1950年から1952年までコロンビア放射線研究所の所長を務めた。1952年から1955年まで物理学部長を務めた。[4]
| 外部オーディオ | |
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1951年、タウンズは強力で正確なコヒーレント放射線ビームを作成する新しい方法を考案し、その頭字語であるメーザー(誘導放出によるマイクロ波増幅)を発明した。同じ原理がより高い周波数に適用されたとき、レーザーという用語が使用された(「マイクロ波」という単語の代わりに「光」という単語が使用された)。[22]
1953年、タウンズ、ジェームズ・P・ゴードン、ハーバート・J・ザイガーはコロンビア大学で最初のアンモニアメーザーを建設した。[4]この装置は、励起されたアンモニア分子の流れの誘導放出を利用して、約24.0ギガヘルツの周波数でマイクロ波を増幅した 。[4]
1959年から1961年まで、タウンズはコロンビア大学を休職し、ワシントンD.C.にある非営利組織で米国政府に助言し、11の大学によって運営されていた防衛分析研究所の副所長兼研究部長を務めた。 [4] 1961年から1967年の間、タウンズはマサチューセッツ工科大学で学長と物理学教授を務めた。[4]その後、1967年にカリフォルニア大学バークレー校 の物理学教授に任命され、ほぼ50年間その職に留まり、2015年に死去するまで名誉教授であった。[4] 1966年から1970年の間、アポロ月面着陸計画 に関するNASA科学諮問委員会 の委員長を務めた。
メーザーの発明により、タウンズはニコライ・バソフ、アレクサンダー・プロホロフとともに1964年のノーベル物理学賞を受賞した。[4]タウンズはメーザーとレーザーの天文学 への応用も開発し、宇宙で初めて複雑な分子を発見したチームの一員であり、天の川銀河の中心にある超大質量ブラックホールの質量を決定した。[23] [24] [25] [26] [27]
2002年から2003年にかけて、タウンズはドイツでカール・シュヴァルツシルト講師、インドでビルラ講師およびシュレーディンガー講師を務めた。[4]
タウンズは、2008年5月にジョージ・W・ブッシュ大統領に宛てた書簡に署名した20人のアメリカ人ノーベル物理学賞受賞者の一人であり、エネルギー省科学局、国立科学財団、国立標準技術研究所への追加緊急資金を要請することで「2008年度包括歳出法案で基礎科学研究に与えられた損害を回復する」よう大統領に促した。[28]
天体物理学
銀河中心
天の川銀河の中心部は長い間天文学者を悩ませてきたが、厚い塵のせいで可視光では見えにくい。1970年代半ばから後半にかけて、タウンズはエリック・ウォルマン、ジョン・レイシー、トーマス・ゲバレ、フレッド・バースとともに、赤外線波長で銀河中心のHII領域であるいて座Aを研究した。彼らは、中心の周りを電離したネオンガスがものすごい速度で渦巻いているのを観測した。その速度は、まさに中心の質量が太陽300万個分にほぼ等しいはずだった。[29]これほど小さな空間にこれほど大きな質量があるということは、中心天体(電波源であるいて座A*)に超大質量ブラックホールがあるということを意味していた。いて座A*は最初に発見されたブラックホールの1つで、その後、その質量は太陽の430万倍とより正確に測定された。
星の形と大きさ
タウンズが最後に手がけた主要な技術的成果は、ウォルト・フィテルソン、エド・ウィシュナウらと共同で開発した赤外線空間干渉計である。このプロジェクトは、同じ星を観測するレーザーで調整された3台の移動式赤外線検出器を組み合わせたものである。各望遠鏡が互いに10メートル離れている場合、30メートルのレンズのような印象を与える。 [30]オリオン座の肩にある赤色巨星ベテルギウスの観測では、その大きさが年間1%、15年間で15%の割合で増減していることが判明した。ISIは極めて高い角度分解能と空間分解能を生み出す。この技術は、地球外知的生命体探査(SETI)のダン・ワートハイマーとの共同研究でも、地球外生命体の探査で重要な役割を果たしている。[要出典]
私生活と遺産

タウンズは1941年にホームレス活動家のフランシス・H・ブラウンと結婚した[31] 。彼らはカリフォルニア州バークレーに住み、リンダ・ローゼンウェイン、エレン・アンダーソン、カーラ・ケスラー、ホリー・タウンズの4人の娘をもうけた[4] 。
信仰深い人でキリスト教連合教会の信者であるタウンズは、「科学と宗教は、ほとんどの人が考えるよりもずっと似通っており、長期的には収束するはずだ」と信じていた。[32] タウンズは2005年にテンプルトン賞を受賞した後の声明で、「科学は、私たち人間を含め、宇宙がどのようなもので、どのように機能するかを理解しようとします。宗教は、私たち自身の人生を含め、宇宙の目的と意味を理解することを目指しています。宇宙に目的や意味があるなら、それはその構造と機能に反映されているはずであり、したがって科学にも反映されているはずです。」と書いている。[33]
科学と宗教
科学と宗教に関するタウンズの意見は、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」、および著書「波を起こす」で詳しく述べられている。タウンズは、自然の美しさは「明らかに神が作った」ものであり、神は人類が出現し繁栄するために宇宙を創造したと感じていた。彼は毎日祈りを捧げ、最終的には宗教は科学よりも重要だと感じた。なぜなら、宗教は最も重要な長期的な問題、つまり私たちの人生の意味と目的に取り組んでいるからである。タウンズの科学と宗教の収束の信念は、次のような類似点に基づいている。
- 信仰。タウンズは、科学者は宗教的な人と同じように信仰を持っており、それによって不確かな結果を得るために何年も研究を続けることができると主張した。
- 啓示。タウンズは、メーザー/レーザーの発明のような多くの重要な科学的発見は、データの解釈というよりも宗教的啓示によく似た「ひらめき」として起こったと主張した。
- 証明。今世紀、数学者ゲーデルは科学的な意味での絶対的な証明はあり得ないことを発見しました。すべての証明には一連の仮定が必要であり、それらの仮定が自己矛盾していないかどうかを確認する方法はありません。なぜなら、他の仮定が必要になるからです。
- 不確実性。タウンズは、将来、科学と宗教をよりよく理解するためには、心を開く必要があると信じていました。そのためには、理論を修正する必要がありますが、理論を放棄する必要はありません。たとえば、20 世紀初頭の物理学は、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、宇宙には不確定性と偶然性が役割を果たしていることに気づきました。古典物理学と量子力学はどちらも正しく、それぞれの専門分野ではうまく機能し、学生に教えられ続けています。同様に、タウンズは、宗教的理解の発展によって、古典的な宗教的信念は修正されるものの、放棄されることはないと考えています。
死
タウンズはUCBキャンパスで着実に活動し、99歳の誕生日を過ぎてから亡くなる数か月前まで、物理学部や宇宙科学研究所を定期的に訪れて働いていた。[34]タウンズの健康状態は悪化し始め、 2015年1月27日、カリフォルニア州オークランドの病院へ向かう途中で99歳で亡くなった。[35] [36] [37] 「彼は前世紀で最も重要な実験物理学者の一人でした」とバークレー校の物理学教授ラインハルト・ゲンツェルはタウンズについて語った。「彼の強みは、深いキリスト教精神に基づいた好奇心と揺るぎない楽観主義でした。」[33]
主な出版物
タウンズの研究は、書籍や査読付き学術雑誌論文として広く出版されており、[16]以下のようなものがある。
- Gordon, J.; Zeiger, H.; Townes, Charles (1955). 「メーザー - 新しいタイプのマイクロ波増幅器、周波数標準、および分光計」. Physical Review . 99 (4): 1264–1274. Bibcode :1955PhRv...99.1264G. doi : 10.1103/PhysRev.99.1264 .
- Shimoda, K.; Wang, T.; Townes, Charles (1956). 「メーザー理論のさらなる側面」. Physical Review . 102 (5): 1308–1321. Bibcode :1956PhRv..102.1308S. doi :10.1103/PhysRev.102.1308.
- ショーロウ、アーサー; タウンズ、チャールズ (1958)。「赤外線および光メーザー」。フィジカルレビュー。112 (6): 1940–1949。Bibcode :1958PhRv..112.1940S。doi : 10.1103/ PhysRev.112.1940。
- タウンズ、チャールズ (1999)。レーザーの誕生: 科学者の冒険。オックスフォード大学出版局。ISBN 978-0-19-512268-8。
- タウンズ、チャールズ; ショーロー、アーサー (1955)。マイクロ波分光法。マグロウヒル。ISBN 978-0-07-065095-4。
- タウンズ、チャールズ (1995)。波を作る。第432巻。アメリカ物理学会出版。pp. 153。doi : 10.1038 /432153a。ISBN 978-1-56396-381-0. PMID 15538346. S2CID 4427024.
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受賞と栄誉


タウンズは、その科学的業績とリーダーシップで広く認められました。
- 1956年 -米国科学アカデミーの正会員に選出される。
- 1957年 -アメリカ芸術科学アカデミー会員に選出される。[38]
- 1958年 -米国科学アカデミーより物理学におけるコムストック賞を受賞。 [39]
- 1959年 -アメリカ物理教師協会よりリヒトマイヤー記念賞を受賞。 [40]
- 1960年 -アメリカ哲学協会の会員に選出される。[41]
- 1961年 - 米国電気電子技術者協会よりデイビッド・サーノフ・エレクトロニクス賞、アメリカ芸術科学アカデミーよりランフォード賞を受賞。
- 1962年 —米国科学アカデミーより科学の進歩に対するジョン・J・カーティ賞が授与される。 [42]
- 1962年 -フランクリン協会よりスチュアート・バランタイン・メダルが授与される。
- 1963年 -物理学研究所より光学分野における優れた研究に対してヤングメダルおよび賞を受賞。
- 1964年 -ニコライ・バソフ、アレクサンドル・プロホロフとともに、メーザーとレーザーの開発につながる量子電子工学の基礎研究への貢献によりノーベル物理学賞を受賞。
- 1969年 -アメリカ功労アカデミーのゴールデンプレート賞。[43]
- 1968年 -アメリカ光学会よりCEKミースメダルを授与される。
- 1970 —ヴィルヘルム・エクスナーメダル。[44]
- 1970年 -アメリカ光学会名誉会員。
- 1976年 王立協会外国人会員に選出(ForMemRS)[2]
- 1979年 -原子力の平和利用への貢献により、ニールス・ボーア国際メダルを受賞。
- 1980 年 - タウンズは出身州からサウスカロライナ科学技術殿堂入りを果たし、サウスカロライナ科学技術殿堂表彰も受賞しました。
- 1982年 -ロナルド・レーガン大統領よりアメリカ国家科学賞を受賞。
- 1983年 -ローマ教皇庁科学アカデミーに任命される。
- 1994年 -ロシア科学アカデミーの外国人会員に選出される。
- 1996年 -アメリカ光学会よりフレデリック・アイブス賞を受賞
- 1997年 —国立電波天文台でのジャンスキー講演
- 1998年 -アメリカ天文学会よりヘンリー・ノリス・ラッセル講演賞を受賞。
- 2000年 -ロシア科学アカデミーよりロモノーソフ金メダルを受賞。
- 2003年 -コロラド州テルライドでテルライド・テック・フェスティバル技術賞を受賞。
- 2004 年 - イタリア光学・光技術協会(SIOF) より「ガリレオ」メダルを受賞。2015 年 5 月 14 日アーカイブ、 Wayback Machineより。
- 2005年 - 「霊的現実についての研究または発見に向けた進歩」によりテンプルトン賞を受賞。
- 彼はルコント・メダリオン賞も受賞しています。
- 2006年 - タウンズは同僚のラジ・レディとともに、科学への生涯にわたる貢献と政治家としての功績を称えられヴァネヴァー・ブッシュ賞を受賞した。
- 2008年5月24日、タウンズはレッドランズ大学より名誉人文学博士号を授与された。
- 2010 — SPIE 金メダル
- 2011年5月14日、タウンズはテキサスA&M大学より名誉理学博士号を授与された。
- 2012年 -予想外の応用が見られた政府資金による研究に対してゴールデングース賞を受賞。
- 2012年 -アメリカ機械学会よりナンシー・デロイ・フィッツロイ・アンド・ローランド・V・フィッツロイ賞を受賞
。

参考文献
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外部リンク
- チャールズ・タウンズ口述歴史パート 1 幼少期、大学、キャリアの概要、IEEE 歴史センターで録音、1991 年 8 月、2015 年 5 月 1 日に閲覧
- チャールズ・タウンズ口述歴史第2部 カリフォルニア工科大学での研究と第二次世界大戦前夜のベル研究所での仕事、IEEE歴史センターで1992年9月に録音、2015年5月1日に閲覧
- 学習プロジェクト[永久リンク切れ ]チャールズ・ハード・タウンズ、物理学者、天文学者、大学教授。学習プロジェクトのためのインタビュー: 本物の学習の視点、2005 年 6 月
- チャールズ・H・タウンズ博士の略歴とアメリカン・アカデミー・オブ・アチーブメントとのインタビュー
- Nobelprize.org の Charles H. Townes1964年12月11日のノーベル賞受賞講演「原子と分子によるコヒーレント放射の生成」を含む
- マサチューセッツ工科大学、学長室、チャールズ H. タウンズの記録、AC-0031。マサチューセッツ工科大学特別コレクション部門、マサチューセッツ州ケンブリッジ。
- P. ビュフォード・プライスとラインハルト・ゲンツェル、「チャールズ・H・タウンズ」、米国科学アカデミー伝記 (2016)
