查爾斯·哈德·湯斯（1915年07月28日——2015年01月27日），美國物理學(xué)家。生于南卡羅來(lái)納州格林維爾。1935年以人成等成績(jì)畢業(yè)于故鄉的福曼大學(xué)。在杜克大學(xué)獲得碩士學(xué)位，然后去西部深造，于1939年在加利福尼亞理工學(xué)院獲得博士學(xué)位。在第二次世界大戰期間以及戰后的幾年中，他在貝實(shí)驗室從事雷達投彈系統的設計工作。 1948年他遇到拉比。拉比建議他去哥倫比亞大學(xué)。這正合湯斯的心愿，遂進(jìn)入哥倫亞大學(xué)物理系。1967年起擔任加州大學(xué)伯克利分校教授直到去世。2015年01月27日，查爾斯·哈德·湯斯辭世，享年99歲。

課題研究

雷達技術(shù)涉及到微波的發(fā)射和接收，而微波是指頻譜介于紅外和無(wú)線(xiàn)電波之間的電磁波。在哥倫比亞大學(xué)，湯斯以最全面的方式孜孜不倦地致力于這個(gè)課題。 湯斯渴望有一種產(chǎn)生高強度微波的器件。通常的器件只能產(chǎn)生波長(cháng)較長(cháng)的無(wú)線(xiàn)電波，若打算用這種器件來(lái)產(chǎn)生微波，器件結構的尺寸就必須極小，以致于無(wú)實(shí)際實(shí)現的可能性。 1951年的一個(gè)早晨，湯斯坐在華盛頓市一個(gè)公園的長(cháng)凳上等待飯店開(kāi)門(mén)，以便去進(jìn)早餐。這時(shí)他突然想到，如果用分子，而不用電子線(xiàn)路，不是就可以得到波長(cháng)足夠小的無(wú)線(xiàn)電波嗎？分子具有各種不同的振動(dòng)形式，有些分子的振動(dòng)正好和微波波 段范圍的輻射相同。問(wèn)題是如何將這些振動(dòng)轉變?yōu)檩椛?。就氨分子?lái)說(shuō)，在適當的條件下，它每秒振動(dòng)24，000，000，000次，因此有可能發(fā)射波長(cháng)為1.25厘米的微波。 他設想通過(guò)熱或電的方法，把能量泵入氨分子中，使它們處于“激發(fā)“狀態(tài)。然后，再設想辦法使這些受激的分子處于具有和氨分子的固有頻率相同的微波束中——這個(gè)微波束的能量可以是很微弱的。一個(gè)單獨的氨分子就會(huì )受到這一微波束的作用，以同樣波長(cháng)的數波形式放出它的能量，這一能量對繼而作用于另一個(gè)氨分子，使它也放出能量。這個(gè)很微弱的入射微波束相當于立腳點(diǎn)對一場(chǎng)雪崩的促發(fā)作用，最后就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)很強的微波束。最初用來(lái)激發(fā)分子的能量就全部轉變?yōu)橐环N特殊的輻射。 湯斯在公園的長(cháng)凳上思考了所有這一切，并把一些要點(diǎn)記錄在一只用過(guò)的信封的反面。（科學(xué)史上又一件帶浪漫色彩的事實(shí)?。?953年12月，湯斯和他的學(xué)生終于制成了按上述原理工作的一個(gè)裝置，產(chǎn)生了所需要的微波束。這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為“受激輻射微波放大”。按其英文的首字母縮寫(xiě)為M.A.S.E.R,并由之造出了單“maser”（脈澤）（這樣的單詞稱(chēng)為首字母縮寫(xiě)詞，在技術(shù)語(yǔ)中越來(lái)越普遍使用）。

人物脈澤

有許多有趣的用途。氨分子的振動(dòng)穩定而精確，用它那穩定精確的微波頻率，可用來(lái)測定時(shí)間。這樣，脈澤實(shí)際上就是一種“原子鐘”，它的精度遠高于以往所有的機械計時(shí)器。 脈澤還可以用來(lái)向不同的方向發(fā)射微波束。如果以太存在的話(huà)，那么地球在以太中運動(dòng)，于是頻率將隨方向而變化。1960年1月做了這個(gè)試驗，結果是波長(cháng)沒(méi)有發(fā)生變化。這個(gè)實(shí)驗的精度是前無(wú)先例的，能測出小到10^-12的相對頻率偏差，這更確鑿地證實(shí)了七十多年前邁克耳孫-莫雷的實(shí)驗結果，這個(gè)實(shí)驗以及當時(shí)發(fā)現不久的穆斯堡爾效應，都證實(shí)了愛(ài)因斯坦的相對論理論。 湯斯意識到，若用固體分子來(lái)替代氨分子，根據肖克利所建立的固體和新概念，用途更廣泛的裝置也能制成。在五十年代后期，湯斯和其他一些科學(xué)家確實(shí)制成了固體脈澤。這種脈澤在放大微波信號時(shí)所造成的隨機輻射（“噪聲”）比以往的任何放大方式都低得多，這意味著(zhù)它對極微弱信號的放大遠比其它已知的方法更為有效。1960年，用這種方法放大了從皮爾斯的“回聲I號”衛星射到金星后又射回來(lái)的幾乎消失殆盡的微弱信號。 1957年，湯斯開(kāi)始思索設計一種能產(chǎn)生 紅外或可見(jiàn)光---而不是微波---脈澤的可能性。他和他的姻弟在1958年發(fā)表了有關(guān)這方面的文章。1960，梅曼首先制成了這樣的器件---用一根紅寶石棒產(chǎn)生間斷的紅光脈沖。這種光是相干的，也就是傳播時(shí)不會(huì )漫散開(kāi)，幾乎始終保持成一窄束光。即使將這樣的光束射到二十多萬(wàn)英里之外的月球上，光點(diǎn)也只擴展到一、二英里的范圍。它的能量耗損也很小，這樣，人們就自然想到向月球表面發(fā)射脈澤束，以繪制月面地形圖，這種方法遠比以往的望遠鏡有效得多。大量的能量聚集在和很窄的光束中，使它還能用于醫學(xué)（例如在某些眼科手術(shù)中）和化學(xué)分析，它能使物體的一小點(diǎn)汽化，從而進(jìn)行光譜研究。 這種光比以往產(chǎn)生的任何光具有更強的單色性。光束中的所有光都具有相同的波長(cháng)，這意味著(zhù)這種光束經(jīng)調制后可用來(lái)傳送信息，和普通無(wú)線(xiàn)電通信中被調制的無(wú)線(xiàn)電載波幾乎一樣。由于光的頻率很高，在給定的頻帶上，它的信息容量遠大于頻率較低的無(wú)線(xiàn)電波，這就是用光作載波的優(yōu)點(diǎn)。 可見(jiàn)光脈澤稱(chēng)為“光脈澤”或“萊塞”(laser),它是來(lái)自“受激輻射光放大”英文全稱(chēng)的首縮詞。萊塞又稱(chēng)激光。 湯斯榮獲了1964年諾貝爾物理學(xué)獎，同時(shí)獲獎的還有普科和巴索夫，他們也獨立地完成了這方面的理論工作。