2024年3月24日发(作者：代芮美)
1964年诺贝尔物理学奖
1964年的物理学奖有三位获奖者，分别是美国的查尔斯·汤斯（Charles ）（获得
奖金的一半）和前俄罗斯的亚历山大·普罗霍罗夫（Aleksandr rov）和尼古拉·巴索夫
（Nikolay ）（二者分享另一半奖金）。表彰他们在量子电子学领域的基础性研究，为微
波激射器、激光器的发明奠定了理论基础，并且研制出微波激射器。
查尔斯·哈德·汤斯（Charles Hard Townes，1915—2015），生于南卡罗来纳州格林维尔
（Greenville）。1930年进入福曼（Furman）大学，他不仅物理学得很好，还对语言科学有特殊
的兴趣。1935年，他19岁时，就获得了物理和语言学两个学科的学位。大学期间，他在很多方
面都得到了发展，曾是博物馆的讲解员和校刊记者，参加了游泳队和足球队。1936年在杜克（Duke）
大学获得硕士学位。1939年在加州理工学院获得博士学位。第二次世界大战期间以及战后的几
年中，他在贝实验室从事雷达投弹系统的设计工作。1948年他遇到拉比。拉比建议他去哥伦比
亚大学。这正合汤斯的心愿，遂进入哥伦亚大学物理系。1967年起担任加州大学伯克利分校教
授直到去世。
1
二战期间，汤斯在贝尔实验室技术部工作，致力于雷达轰炸瞄准系统，并取得了多项技术专
利，因此，他对微波技术比较熟悉。当时，人们力图提高雷达的工作频率以改善测量精度。美国
空军要求他们研制频率为24000MHz的雷达，实验室把这个任务交给了汤斯。汤斯对这项工作
有自己的看法，他认为这样的高的频率对雷达不适用，因为辐射极易被大气中的水蒸汽吸收，导
致雷达信号无法在空间传播。但是美国空军坚持让他这样做下去。结果仪器做出来了，在军事上
毫无价值，却成了汤斯手中极为有利的实验装置。这台仪器达到了当时前所未有的高频率和高分
辨率，汤斯从此对微波波谱学产生了兴趣，成了这方面的专家，他研究的是微波和分子间的相互
作用。
这时，珀赛尔和庞德在哈佛大学已经实现了粒子数反转（指的是高能级的集居数密度大于低
能级的集居数密度的特殊情况，这时有可能发生受激辐射），不过信号太弱，无法加以利用。当
时人们已经认识到，粒子数反转是信号放大的必要条件。汤斯认为，并不是不能实现粒子数反转，
而是没有办法放大。他一直在苦思这个问题。他设想如果将介质置于调谐腔内，利用振荡和反馈，
也许可以放大。汤斯很熟悉无线电工程，所以别人没想到的，他先想到了。
1951年的一天，汤斯在华盛顿参加一个毫米波会议，他和肖洛（ow）同住一个
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2024年3月24日发(作者：代芮美)
1964年诺贝尔物理学奖
1964年的物理学奖有三位获奖者，分别是美国的查尔斯·汤斯（Charles ）（获得
奖金的一半）和前俄罗斯的亚历山大·普罗霍罗夫（Aleksandr rov）和尼古拉·巴索夫
（Nikolay ）（二者分享另一半奖金）。表彰他们在量子电子学领域的基础性研究，为微
波激射器、激光器的发明奠定了理论基础，并且研制出微波激射器。
查尔斯·哈德·汤斯（Charles Hard Townes，1915—2015），生于南卡罗来纳州格林维尔
（Greenville）。1930年进入福曼（Furman）大学，他不仅物理学得很好，还对语言科学有特殊
的兴趣。1935年，他19岁时，就获得了物理和语言学两个学科的学位。大学期间，他在很多方
面都得到了发展，曾是博物馆的讲解员和校刊记者，参加了游泳队和足球队。1936年在杜克（Duke）
大学获得硕士学位。1939年在加州理工学院获得博士学位。第二次世界大战期间以及战后的几
年中，他在贝实验室从事雷达投弹系统的设计工作。1948年他遇到拉比。拉比建议他去哥伦比
亚大学。这正合汤斯的心愿，遂进入哥伦亚大学物理系。1967年起担任加州大学伯克利分校教
授直到去世。
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二战期间，汤斯在贝尔实验室技术部工作，致力于雷达轰炸瞄准系统，并取得了多项技术专
利，因此，他对微波技术比较熟悉。当时，人们力图提高雷达的工作频率以改善测量精度。美国
空军要求他们研制频率为24000MHz的雷达，实验室把这个任务交给了汤斯。汤斯对这项工作
有自己的看法，他认为这样的高的频率对雷达不适用，因为辐射极易被大气中的水蒸汽吸收，导
致雷达信号无法在空间传播。但是美国空军坚持让他这样做下去。结果仪器做出来了，在军事上
毫无价值，却成了汤斯手中极为有利的实验装置。这台仪器达到了当时前所未有的高频率和高分
辨率，汤斯从此对微波波谱学产生了兴趣，成了这方面的专家，他研究的是微波和分子间的相互
作用。
这时，珀赛尔和庞德在哈佛大学已经实现了粒子数反转（指的是高能级的集居数密度大于低
能级的集居数密度的特殊情况，这时有可能发生受激辐射），不过信号太弱，无法加以利用。当
时人们已经认识到，粒子数反转是信号放大的必要条件。汤斯认为，并不是不能实现粒子数反转，
而是没有办法放大。他一直在苦思这个问题。他设想如果将介质置于调谐腔内，利用振荡和反馈，
也许可以放大。汤斯很熟悉无线电工程，所以别人没想到的，他先想到了。
1951年的一天，汤斯在华盛顿参加一个毫米波会议，他和肖洛（ow）同住一个
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