„Gyermeki fantáziámat különösen a Hold izgatta. Késő estig játszottam az udvaron, és megigézve néztem, miként húz el a Hold a templomtorony mögött. Nézőpontomból a Hold és a templom tornya oly közel levőnek tűnt, hogy motoszkálni kezdett bennem a kérdés: mi lenne, ha felmásznék a torony tetejére? Elérhetném, megtapogathatnám a Holdat?”
„Gyermeki fantáziámat különösen a Hold izgatta. Késő estig játszottam az udvaron, és megigézve néztem, miként húz el a Hold a templomtorony mögött. Nézőpontomból a Hold és a templom tornya oly közel levőnek tűnt, hogy motoszkálni kezdett bennem a kérdés: mi lenne, ha felmásznék a torony tetejére? Elérhetném, megtapogathatnám a Holdat?”
Bay Zoltán 110 éve, 1900. július 24-én született a ma Gyulához tartozó Gyulaváriban. Apja, Bay József lelkész volt, ahogy 300 évre visszamenőleg minden felmenője. Bay Zoltán burokban született, így már születése után veszélyben volt, de sikeresen megerősödött. Pár évvel később elkapta a torokgyíkot, ami akkoriban gyakran halálos betegség volt. Olyan rosszra fordult az állapota, hogy az orvosok lemondtak róla, azonban meggyógyult. Gyulaváriban, később pedig Debrecenben, a Református Kollégiumban tanult. Két matematika és fizika szakos tanár volt rá nagy hatással: Nyáry Béla és Jakucs István, de ekkoriban olvasta Newton Principia című művét is. Iskolatársai közé olyan neves személyiségek tartoztak, mint Illyés Gyula, Kodolányi János, Szabó Lőrinc vagy Németh László.
A lelkészi hagyománnyal mindenképp szakítani akart – nem szándékosan, csak nem érdekelte –, de nehezen tudott dönteni a bölcsész- és a természettudományok között. A mérleg nyelve végül példaképe, Eötvös Loránd lett. Ahogy megismerkedett a tudományegyetem mai névadójával, rögtön elbűvölte fizikusi munkássága. Azonban a művészeteket sem hagyta annyiban, egész jól megtanult zongorázni. Végül a Pázmány Péter Tudományegyetemen szerzett diplomát, majd az Elméleti Fizika Tanszéken lett tanársegéd.
Miután ledoktorált, ösztöndíjjal négy évet töltött Berlinben. Egy városban dolgozhatott Max Planckkal, Albert Einsteinnel és Erwin Schrödingerrel. Itt egy német kutatótársával bebizonyították, hogy az aktív nitrogéngáz szabad nitrogénatomokat tartalmaz. A bizonyítás elismeréseként a Szegedi Egyetem professzora lett. Itt kötött barátságot Szent-Györgyi Alberttel. Folytatta a kondenzált gázkisülések vizsgálatát, majd új rendszerű elektrokardiográfot tervezett, amely torzításmentesen jelenítette meg a szívverést, ezután pedig kidolgozta a szívritmus-szabályozó, vagyis a pacemaker elvi alapjait. A megvalósításra nem maradt ideje, mert ekkor kérték fel az Egyesült Izzó laboratóriumának vezetésére. Több találmánya kapott szabadalmat: nagyfeszültségű gázcsövek, fénycsövek és elektroncsövek, elektrolumineszcia, rádió-vevőkészülék áramkörei és a deciméteres rádióhullámú technika. 1937-ben az MTA levelező tagja lett, megszervezte a BME-n az Atomfizikai Tanszéket. Létre akart hozni egy másfél millió voltos részecskegyorsítót, azonban a háború ezt megakadályozta. A készüléket végül Simon Károly fejezte be 1953-ban. Tudományos tevékenységével hatékonyabbá, több mint háromszor gyorsabbá tette a részecskeszámlálást egy újszerű részecskeszámláló kidolgozásával.
A háború alatt – sok más céghez hasonlóan – az Egyesült Izzó hadiüzem lett. 1942-ben a honvédség számára hadiradart építettek, amellyel nagy területeket tudtak figyelni és jelezni az esetleges légitámadásokat. 1944-ben több zsidó munkatársát elhurcolták, azonban Bay a légvédelmi radarprogramra hivatkozott, így 13 mérnököt elengedtek. Aschner Lipótot, az Egyesült Izzó vezérigazgatóját is deportálták, Bay pedig mindent megtett, hogy megmentse. A vészesen lefogyott Aschnert végül a svájci határon tették ki a németek, és százezer frankért átadták a Tungsram svájci vezérigazgatójának.
A nyilas hatalomátvétel után azonban bezárt az Egyesült Izzó: a gépek nagy részét nyugatra szállították. Szent-Györgyi Alberttel ellenállási mozgalmat szerveztek, Bay pedig vállalta, hogy épít egy titkos rádió adó-vevőt, hogy a Kállay-kormány a kiugrásról tárgyalhasson. Végül az eszköz csak papíron létezett, nem jutottak el a megvalósításig, így amikor Bayt elfogták, rövid idő után elengedték. „Kezdeményezésünk külső okok miatt összeomlott, ez volt a szerencsénk. Ha folytatni tudtuk volna, Bay Zoltánnal kötött barátságunk úgy zárult volna, hogy egymás mellett lógunk a kötélen…” – írta Szent-Györgyi Albert erről az időszakról. A háború után mindketten megkapták a Szabadság Érdemrend ezüst fokozatát.
A rengeteg szabadalom azonban eltörpül Bay életének legfontosabb kísérlete mellett. Már gyerekkorában játszadozott a gondolattal, hogy milyen lenne „letapogatni a Holdat”, végül a modern technika és Bay zsenije lehetővé tette, hogy a tapogatásra ténylegesen sor kerülhessen. Gyerekkorában is vonzotta az égbolt, tízévesen látta a Halley-üstököst (és valószínűleg 86 évesen is; nekünk pedig 2061-ig várnunk kell), ismerte a csillagképeket, távcsöveket épített. Amikor megismerkedett a radartechnikával, rögtön azon kezdett gondolkodni, vajon a Holdat fel lehet-e térképezni vele.
A Hold letapogatásához vezető úton kezdetben légvédelmi célból radarokkal kísérleteztek. A németektől kapták az eszközöket, azonban a fejlesztések titkosak voltak, így Baynak és társainak saját maguknak kellett kitapasztalniuk és fejleszteniük őket. A Föld és a Hold helyzete és sajátosságai alapján arra a következtetésre jutottak, hogy a Hold által visszavert mikrohullámok egytizede lesz használható jel, a többi környezeti visszaverődés, tehát zaj. Azt is kiszámolták, hogy 2,5 másodperc alatt ér vissza a jel a Holdról. Az 1944-ben végzett kísérletek eredménytelenek voltak – ne felejtsük el, hogy közben háború dúl az országban –, nagyon magas volt a zajszint. A légitámadások miatt először Nógrádverőcére költöztették a radart, majd le is álltak a kísérletek. Később Bay ötlete alapján több tudóstársa voltamétert szerkesztett, amit aztán az impulzusadó kapcsolt rá a jelre. 1945-ben aztán a szovjet hadsereg elérte az Egyesült Izzót, az addig megmaradt gépeket pedig keletre szállították – azokat persze meghagyták, amelyek szovjet használatra készült elektroncsöveket gyártottak. A kísérleteket tovább folytatták, a gyár munkásai fizetést nem, csak ellátmányt kaptak. Mérni, kísérletezni csak éjszaka tudtak, mert a gyár nappal működött, így túl sok lett volna a hibafaktor.
A Budapesten felállított, a Hold mérésére szolgáló eszközt a szovjetek elkobozták, így Bayék újat építettek. A jel-zaj viszonyt nem tudták megváltoztatni, végül Bay már említett, voltaméteres ötlete bizonyult mentőnek: a benne felhalmozódott hidrogén segítségével összegezni lehetett a jelet. Az új készülék januárra készült el, 1946. február 6-án végül bejelentették: megradarozták a Holdat. Európában övék volt a dicsőség, azonban az Egyesült Államokban január 10-én a kor csúcstechnikájával operáló amerikai radarállomás John H. DeWitt ezredes vezetésével hasonló bejelentést tett, ez azonban nem kisebbíti Bayék szerepét, akik kezdetleges technikával, a háború alatt és után kísérletezve jöttek rá a megoldásra. Azon a nyáron a Napot is megpróbálták megradarozni, azonban ez a kísérlet kudarccal végződött. Bay módszere újító volt, megteremtette a radarcsillagászat alapjait.
Tudományos tevékenysége elismeréseként 1945-ben az MTA rendes tagjává választották. Augusztusban a Szent-Györgyi Albert vezette Magyar Természettudományi Akadémia alelnöke lett, a két akadémiát végül a kormány összevonta. Bay ezután az Országos Köznevelési Tanács tagja lett olyan nevek mellett, mint Kodály Zoltán vagy Szekfű Gyula.
A háború után az Egyesült Izzó maradék gépeit összeszerelték és a Szovjetunióba szállították háborús jóvátétel címén. Bay ismét megszervezte a gyártást, nem sokkal később pedig már exportra is termeltek. Az államosítási dömping az Egyesült Izzót is elérte: elkezdték gyártani a hamis bizonyítékokat, kihallgatások kezdődtek, készültek a perekre. Be kellett bizonyítani, hogy az Egyesült Izzó szabotálja a gyártást, Rajk László pedig megsúgta Baynak: ha belép a pártba, ő lesz az MTA elnöke. Ekkoriban hívták meg Bécsbe előadni; családját az amerikai nagykövetség segítségével utaztatták Ausztriába, végül Salzburgban találkoztak. 1948-ban emigrált, itthon megfosztották állampolgárságától, kitüntetéseitől. Az amerikai George Washington Egyetem professzora lett. Kint együtt dolgozott Szent-Györgyi Alberttel és Neumann Jánossal is. A korábban részecskeszámlálásnál használt elektronsokszoró eljárást alkalmazták volna, az eszköz pedig másodpercenként százmillió művelet elvégzésére lett volna alkalmas, Neumann halálával azonban nem fejezték be a készüléket.
1955-ben az USA Nemzetközi Szabványügyi Hivatalának osztályvezetőjévé nevezték ki. Itt gondolkodott el először a méter definícióján, majd 1965-ben javasolta is, hogy az „a fény által a vákuumban a másodperc 1/299792456-od része alatt megtett út hossza”. Az ő nevéhez fűződik a nanoszekundum-alapú időmérés ide, e kettő nélkül például elképzelhetetlen lenne a GPS működése. A sokat látott Bay megjegyezte, hogy soha nem ütközött még akkora ellenállásba, mint a méter definíciója kapcsán.
Először 1973-ban látogatott haza, nyolc évvel később az MTA tiszteletbeli tagjává választotta, 1989-ben pedig megtartotta székfoglalóját az új méterről. 1990-ben jelent meg Az élet erősebb című könyve. Ekkortájt így vallott: „Sohasem tagadtam, hogy magyar vagyok, magyar maradtam és már az is maradok, amíg ennek a világnak a poros útjait taposom.” Két évvel később, 1992. október 4-én halt meg Washingtonban. Hamvait hazaszállították, majd fél évvel később temették el Gyulaváriban. Sírján a következő olvasható: „A lélek él.”