Роджер Пенроуз

Роджер Пенроуз (англ. Sir Roger Penrose; род. 8 августа 1931, Колчестер, Великобритания) — британский физик-теоретик, математик и философ науки, работающий в области общей теории относительности, квантовой механики и космологии. Лауреат Нобелевской премии по физике (2020, совместно с Райнхардом Генцелем и Андреа Гез) «за открытие того, что образование чёрных дыр является строгим предсказанием общей теории относительности». Рыцарь-бакалавр (1994), член Лондонского королевского общества (1972), иностранный член Национальной академии наук США (1998) и Российской академии наук (1994).

Биография

Ранние годы и образование

Родился в семье учёных. Его отец, Лайонел Пенроуз (1898–1972), был известным генетиком и психиатром, мать, Маргарет Лизес, — врачом. Братья Роджера: Оливер Пенроуз (род. 1929) — физик, и Джонатан Пенроуз (род. 1933) — шахматист и математик. С детства проявлял интерес к геометрии и головоломкам. Окончил колледж Св. Иоанна Кембриджского университета (1952) со степенью бакалавра по математике. В 1958 году защитил докторскую диссертацию (PhD) по алгебраической геометрии под руководством Джона Тодда в Кембридже.

Научная карьера

После защиты диссертации работал в Кембриджском университете, а затем в Принстонском университете (США). В 1964 году вернулся в Великобританию, где занял должность профессора прикладной математики в Биркбек-колледже Лондонского университета. С 1973 по 1998 год — профессор математики Оксфордского университета (кафедра Роуза Болла). С 1998 года — почётный профессор Оксфорда.

Основные научные достижения

Теория чёрных дыр и космология

В 1965 году Пенроуз опубликовал работу, в которой доказал, что в рамках общей теории относительности гравитационный коллапс массивной звезды неизбежно приводит к образованию сингулярности — точки с бесконечной плотностью, скрытой за горизонтом событий. Это стало первым строгим математическим доказательством существования чёрных дыр. Теорема Пенроуза о сингулярностях (совместно со Стивеном Хокингом, 1970) показала, что Вселенная возникла из сингулярности в момент Большого взрыва.

В 1969 году предложил гипотезу космической цензуры, согласно которой сингулярности всегда скрыты от внешнего наблюдателя горизонтом событий (так называемые «голые сингулярности» не могут существовать в классической общей теории относительности). Эта гипотеза остаётся предметом дискуссий.

Твисторная теория

В 1967 году Пенроуз разработал твисторную теорию — математический аппарат, описывающий пространство-время в терминах комплексных чисел и спиноров. Твисторы позволяют переформулировать уравнения общей теории относительности и квантовой механики в геометрическом виде. Теория не получила широкого признания, но используется в некоторых разделах математической физики.

Невозможные фигуры и геометрия

В 1950-х годах Пенроуз создал серию невозможных фигур, наиболее известная из которых — треугольник Пенроуза (трибар). Эти объекты стали основой для работ голландского художника М. К. Эшера (литография «Водопад», 1961). Также разработал мозаики Пенроуза (1974) — непериодические разбиения плоскости, обладающие симметрией пятого порядка. Эти мозаики нашли применение в кристаллографии (квазикристаллы, открытые Даном Шехтманом в 1982 году).

Квантовая механика и сознание

Пенроуз известен своей критикой квантовой механики и попытками связать её с феноменом сознания. В книгах «Новый ум короля» (1989) и «Тени разума» (1994) он утверждал, что человеческое сознание не может быть объяснено в рамках классической вычислительной парадигмы (тезис Чёрча — Тьюринга) и требует новой физической теории, включающей квантовую гравитацию. Совместно с анестезиологом Стюартом Хамероффом разработал гипотезу «оркестрированной объективной редукции» (Orch-OR), согласно которой сознание возникает в результате квантовых процессов в микротрубочках нейронов. Гипотеза подвергается критике со стороны большинства нейроучёных и физиков.

Награды и признание

• Медаль Эддингтона (1975) — за работы по теории относительности.
• Премия Вольфа по физике (1988, совместно со Стивеном Хокингом) — за вклад в теорию чёрных дыр.
• Медаль Копли (2008) — высшая награда Лондонского королевского общества.
• Нобелевская премия по физике (2020) — «за открытие того, что образование чёрных дыр является строгим предсказанием общей теории относительности».
• Рыцарское звание (1994) — за заслуги перед наукой.

Философские взгляды и критика

Пенроуз является убеждённым платоником в математике, полагая, что математические объекты существуют объективно, независимо от человеческого сознания. Его взгляды на сознание и квантовую механику вызывают споры. Многие учёные (включая нобелевского лауреата Мюррея Гелл-Мана) критикуют гипотезу Orch-OR за отсутствие экспериментальных подтверждений и несоответствие современным нейробиологическим данным. Сам Пенроуз признаёт, что его идеи остаются спекулятивными, но настаивает на необходимости их проверки.

Популяризация науки

Пенроуз активно выступает с публичными лекциями и пишет научно-популярные книги, переведённые на многие языки. Его работы отличаются доступным изложением сложных концепций, хотя иногда критикуются за чрезмерную субъективность.

Основные труды

• The Emperor’s New Mind (1989) — «Новый ум короля».
• Shadows of the Mind (1994) — «Тени разума».
• The Road to Reality (2004) — «Путь к реальности» (полный обзор современной физики).
• Fashion, Faith, and Fantasy in the New Physics of the Universe (2016) — «Мода, вера и фантазия в новой физике Вселенной».

Интересные факты

• В 1974 году Пенроуз совместно с отцом Лайонелом изобрёл «пенроузовскую шахматную доску» — нестандартную доску для игры в шахматы с неевклидовой геометрией.
• Является атеистом, но считает, что наука не может полностью объяснить природу реальности.
• В 2020 году, в возрасте 89 лет, получил Нобелевскую премию, став одним из старейших лауреатов в истории.

Источники

• Penrose R. The Emperor’s New Mind. — Oxford University Press, 1989.
• Penrose R. The Road to Reality. — Jonathan Cape, 2004.
• Hawking S., Penrose R. The Nature of Space and Time. — Princeton University Press, 1996.
• Nobel Prize in Physics 2020 — официальный пресс-релиз Нобелевского комитета.
• Биография на сайте Лондонского королевского общества (royalsociety.org).
• Интервью и лекции Роджера Пенроуза (архивы BBC, Oxford University).