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Townes nació el 28 de julio de 1915 en Carolina del Sur. Estudió en la Universidad de Furman y en 1939 se doctoró en física en el Instituto de Tecnología de California. Ese mismo año estalló la Segunda Guerra Mundial en Europa, y el gobierno estadounidense decidió destinar importantes sumas de dinero a la empresa de telefonía Bell, para que investigara en el radar, un instrumento que más tarde posibilitó a los Estados Unidos una palmaria superioridad militar sobre Japón. Townes, recién incorporado a los Laboratorios Bell, estuvo involucrado en estos estudios. Pero fue después de la guerra cuando empezó a destacar personalmente, al trasladarse en 1947 al Radiation Laboratory de la universidad de Columbia, que había sido creado por el gobierno norteamericano durante la contienda para impulsar el desarrollo del radar.
En 2005 la Fundación Templeton le concedió su máximo galardón en reconocimiento a su labor por la contribución a favor del entendimiento entre la ciencia y la religión. En efecto, cristiano protestante convencido, Townes nunca tuvo inconveniente alguno en conciliar sus creencias con el desarrollo de la investigación científica, ya que para él la ciencia no era un instrumento que alejara de Dios; por el contrario, profundizar en el conocimiento de las estructuras y funcionamiento de la naturaleza le persuadía de la existencia de un diseño inteligente.
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