チャールズ・タウンズ

伝記

チャールズ・ハード・タウンズは、1915年7月28日に生まれ、2015年1月27日に99歳で没したアメリカ合衆国の物理学者である。誘導放出による電磁波の増幅、すなわちメーザーとレーザーの基本原理を発明し、量子エレクトロニクスの基礎的な研究とあわせて、ニコライ・バソフ、アレクサンドル・プロホロフとともに、1964年のノーベル物理学賞を受けた。

サウスカロライナ州グリーンビルに、弁護士の子として生まれた。地元の大学に進み、物理学と現代語の学士号を取って、1935年に19歳で首席で卒業した。大学2年のときに初めて物理学を学び、その「美しく論理的な構造」に魅了されたという。博物学にも興味を持ち、大学時代は博物館の学芸員を務め、夏には生物学部門のために生物の採集を行った。水泳部や大学新聞、フットボール部など様々な活動にも参加していた。1936年にデューク大学で物理学の修士号を取り、1939年にカリフォルニア工科大学の大学院で博士号を得た。学位論文のテーマは、同位体の分離とスピン角運動量だった。

ベル研究所のスタッフとなり、1947年まで勤めた。第二次世界大戦中は、航空機用のレーダー爆撃システムの設計に従事し、関連技術の特許をいくつか取った。軍の直接の入隊はしなかったが、研究所内で国のために働いた。そのうち、レーダー技術のマイクロ波技術を分光法に応用すれば、原子や分子の構造を解析する新しい手段や、電磁波を制御する新しい基盤になるのではないかと考えた。1948年にコロンビア大学に移り、マイクロ波と分子の相互作用を研究し、分子や原子、原子核の構造の解析に、マイクロ波のスペクトルを利用した。1950年に教授となり、1950年から1952年にはコロンビア放射線研究所の所長を務めた。

1951年にメーザーの着想を得て、数か月後からアンモニアガスを媒体とする装置の開発を始め、1954年の初めに、誘導放出による電磁波の発生と増幅が初めて得られた。これは「放射の誘導放出によるマイクロ波増幅」の頭文字から、メーザーと名付けられた。1958年には、義弟のアーサー・ショーローとともに、メーザーを可視光や赤外線の範囲でも実現できることを理論的に示し、これがレーザーに関する最初の論文となった。レーザーを最初に実現したのは1960年のセオドア・メイマンで、ソビエト連邦のバソフとプロホロフも独立して研究を発表していた。そのほかに、電波天文学や赤外線天文学の分野でも研究し、星間物質として複雑な分子を初めて検出し、銀河系の中心部のブラックホールの質量も初めて測定した。

1959年から1961年はコロンビア大学を離れて、防衛分析研究所の副所長を務め、1961年にはマサチューセッツ工科大学の学長兼物理学教授に就任した。1966年に学長を退いて研究に専念し、翌1967年にカリフォルニア大学の教授となった。大統領の科学諮問委員会の委員などを務め、キリスト連合教会の一員として、科学と宗教は多くの人が考えるよりずっと似ており、長い目で見れば統一されるはずだと述べた。2005年にテンプルトン賞を受けた。1956年の約1年は、家族で日本に滞在した。1989年に発売された、世界初のCD-ROM標準搭載パソコンの名称は、彼の名にちなむ。1941年に結婚し、4人の娘をもうけた。