Roger Penrose

Yaşamının ilk yılları ve  Akademi

İngiltere  Colchester, Essex'te doğmuştur. Roger Penrose psikiyatrist ve matematikçi olan Lionel Penrose ve Margaret Leathes'ın oğlu ve psikolog John Beresford Leathes'ın torunu olarak dünyaya gelmiştir. Amcası Roland Penrose sanatçıdır. Penrose, bir matematikçi olan Oliver Penrose'un ve satranç ustası olan Jonathan Penrose'un kardeşidir. Penrose Londra Üniversite Akademisi'ne başladı ve buradan matematikte birincilik derecesiyle mezun oldu. 1955'te, hala bir öğrenciyken, E.H.Moore ile birlikte Moore-Penrose tersi olarak da bilinen 1951'de Arne Bjerhamm tarafından yeniden oluşturulan genelleştirilmiş ters matris fikrini ortaya atmıştır.Geometri ve astronomi profesörü olan W. V. D. Hodge yanında araştırmalarını sürdürürken, Penrose  1958'de Cambridge'de doktorasını tamamlamıştır. Tezini cebir uzmanı ve geometrici olan John A Todd'un yönetimi altında "cebirsel geometride tensör metotları" üzerine yazmıştır. 1950'de Penrose üçgenini bulmuş ve bunu "kendi en doğal formundaki imkansızlık" olarak tanımlamıştır ve bir sanatçı olan M.C Escher ile malzemeleri değiş tokuş yapmıştır. Escher'ın Waterfall, ve Ascending and Descending'i Penrose'tan etkilenerek yapılmıştır.
Manjit Kumar şöyle söyler:
1954'te bir öğrenci olarak Penrose, Amsterdam'da bir konferansa katıldı ve şans eseri Escher'ın çalışmalarının bulunduğu bir sergiye denk geldi.
Kendi  imkansız figürlerini hayal etmeye çalışıyordu ve tribarı keşfetti. Fizikçi ve matematikçi olan babası ile birlikte Penrose, hem yukarı çıkan hem de aşağı inen bir merdiven dizayn etmeye başladılar. Bunu bir makalenin yazımı takip etti ve bu da Escher'a gönderildi. Yaratıcılığın dairesel akışını tamamlayarak, geometrik ilüzyonların ustası bundan etkilendi ve 2 şahaserini yarattı.}}
1964'te Birkbeck Üniversitesi'nde okutman olarak görev aldı Caltech'ten Kip Thorne onun hakkında şunları söylemektedir. "Roger Penrose uzay zamanın özelliklerini anlayabilmek için kullandığımız matematiksel araçları kökten değiştirdi. "O zamana kadar. genel göreliliğin eğimli geometrisi üzerine yapılan çalışmalar, Einstein'ın denklemlerinin çözümlenebilir olması amacıyla, yüksek simetri ile sınırlandırılmıştı ve bu tarz durumların karakteristik olduğuna dair şüpheler vardı. Bu soruna yaklaşım olarak düzensizlik teorisi kullanıldı. Princeton'da John Archibald Wheeler'ın önderliğinde bu teori geliştirildi.
Penrose tarafından ortaya atılan başka bir yaratıcı yaklaşımsa uzay zamanın detaylı geometrik yapısını gözardı etmek ve bunun yerine dikkati sadece uzayın topolojisine ya da uzayın konform yapısına vermektir. Bu ışıksal jeozediklerin yörüngesini ve bunun sonucu olarak da nedensel ilişkilerini belirler.Penrose'un çağ açan bildirisinin önemi Yerçekimsel çöküş ve uzay zaman tekilliğinin bunun bir sonucu olmamasıdır.Eğer ölen bir yıldız gibi bir obje belirli bir noktanın  ötesinde şiddetle içeriye çökerse o zaman  hiçbir şey yerçekimsel alanın bir tür tekillik oluşturmak amacıyla  gitgide güçlenmesini  önleyemez.Bu yaklaşım aynı zamanda diğer durumlarda da benzer olarak genel bir çıkarımda bulunmak için bir yol gösterici oldu.Özellikle Dennis Sciama 'nın öğrencisi Stephen Hawking ile birlikte çalıştığı kozmolojik Büyük Patlama bunlardan biridir."
Zayıf kozmik sansür hipotezinin takibinde, 1979'da Penrose daha güçlü bir versiyonu olan güçlü sansür hipotezini formüle etmeye başladı. BKL varsayımıyla ve doğrusal olmayan kararlılık sorunlarıyla birlikte,sansür varsayımı genel görelelikte en çok göze çarpan problemlerden biridir. Ayrıca 1979 tarihlerinden Penrose'un etkili Weyl eğim hipotezi, evrenin gözlemlenebilen kısmının başlangıç şartlarına ve  termodinamiğin ikinci yasasının kökenine dayanır.  Penrose ve James Terrell bağımsız olarak yaptıkları çalışmalarda ışık hızına yakın bir hızda hareket eden objelerin olağandışı eğri bir yol izleyeceğini veya dönmeye başlayacığını fark ettiler.Bu etki  Terrel dönüşü veya Penrose-Terrel dönüşü olarak adlandırıldı.
1967'de Penrose, twistor kuramını yarattı.Bu Minkowski uzayındaki geometrik objelerin 4 boyutlu kompleks uzayda haritasını çıkarmaya yarıyordu.
Penrose 1974'teki keşfi olan Penrose karoları ile tanınmaktadır. Penrose en önemli özelliği düzlemi sonsuza kadar kaplayabilmeleri fakat periyodik olarak kaplamalarının imkânsız olmasıdır. Penrose bu fikirlerini Deux types fondamentaux de distribution statistique makalesinden yararlanarak geliştirdi. 1984'te bu tarz desenler yarı kristallerin içerisinde bulunan atomların diziliminde gözlemlendi . Penrose'un kayda değer başka bir katkısı ise 1971'deki dönen ağ buluşudur.Bu daha sonrasında  uzay zaman geometrisinin döngü kuantum yerçekimi içerisinde oluştuğu fikrine önayak olmuştur.
Penrose diyagramları olarak bilinen diyagramların popülerleşmesinde etkili olmuştur.
1983'te Houston'daki Rice Üniversitesi'nde öğretim görevlisi olması için davet edilmiştir ve orada 1983'ten 1987'ye kadar çalışmıştır.

Sonraki Faaliyetleri

2004'te Penrose The Road to Reality: A Complete Guide to the Laws of the Universe'ü yayımladı. 1099 sayfalık kitap fizik yasalarına kapsamlı bir kılavuz olmayı amaçlıyordu.
Kuantum mekaniklerini yorumlamayı içeren bir roman yazdı.
Penrose Pennsylvania Devlet Üniversitesi'nde Fizik ve Matematik Profesörüdür ve ayrıca Astronomik İnceleme yayın kurulunun bir üyesidir. He is also a member of the editorial board of The Astronomical Review.

Erken Evren

2010'da Penrose CMB gökyüzünun WMAP datalarında bulunan konsantre halkalardan yola çıkarak Büyük Patlama'dan önce varolan erken evrenin muhtemel delilini rapor etti. 2010'da yazdığı Cycles of Time kitabının son sözünde bu delilden bahsetti. (Bu kitapta Einstein'ın alan denklemlerinden,Weyl eğimine ve Weyl eğim varsayımına kadar birçok şeyden bahsediyordu.) Büyük Patlama'daki geçiş bir önceki evrenin kurtulması için yeteri kadar sorunsuz  olmuş olabilirdi. C ve WCH hakkında birçok varsayımda bulundu bunlardan bazıları başkaları tarafından da desteklendi.
Basitçe, Büyük Patlamadaki Einstein'ın alan denkleminin eşsizliğinin kara deliklerin olay ufkunun belirgin eşsizliği gibi sadece görünüşte bir eşsizlik olduğuna inanıyordu.
İkinci eşsizlik koordinat sisteminin değişimi tarafından ortadan kaldırılabilir ve Penrose Büyük Patlama'daki eşsizliği kaldıracak farklı bir kordinat sistemi değişikliği önerisinde bulundu.
Bundan çıkarılabilecek sonuç Büyük Patlamadaki önemli olaylar, genel göreliliği ve kuantum mekaniğini birleştirmeden de anlaşılabilir ve bu nedenle zamanı bölen Wheeler-DeWitt denklemini kullanmak zorunda kalmayız. Alternatif olarak, Einstein–Maxwell–Dirac denklemini kullanabiliriz.

Fizik ve Bilinç

Penrose  temel fizik ve insan(veya hayvan) bilinci arasındaki ilişki hakkında  kitaplar yazdı. The Emperor's New Mind (1989) kitabında  fiziğin bilinen yasalarının bilinç fenomeninin açıklamak için yetersiz kaldığından bahsetti. Penrose yeni fiziğin karaktersitiki özellliklerinin  klasik ve kuantum fiziği arasında köprü için gerekenleri karşılayabileceğini öngördü. Bir sistemin algoritmik olmadan deterministik olabileceğini göstermek amacıyla ]]Turing's halting teoremi]]nin değişkenlerini kullandı. (Örneğin sadece iki halden oluşan bir sistem düşünün, açma ve kapama. Eğer Turing makinesi durduğunda sistem açıksa  ve Turing makinesi durmadığında  sistem kapalıysa, o zaman denebilir ki  sistemin durumu  tamamen makine tarafından belirlenmektedir. Bununla beraber Turing makinesinin durup durmadığını  belirlemek için herhangi bir algoritmik yol bulunmamaktadır.)
Penrose bu tarz algoritmik olmayan deterministik işleyişin  kuantum mekanik dalga fonksiyon  indirgemesinde rol alabileceğine ve de belki de beyinle ilişkilendirilebileceğine inanmıştır. 
Şu anki bilgisayarların algoritmatik olarak deterministik sisteme sahip olduklarından dolayı bir zekaya sahip olmak için yeterli olmadıklarını savunmuştur. Aklın rasyonel işleyişinin tamamen algoritmik olduğu ve böylelikle kompleks bir bilgisayar tarafından kopyalanabileceği görüşüne karşı çıkmıştır. Bu güçlü yapay zeka savunucularının fikirleriyle tezatlık gösterir. Çünkü onlar düşüncelerin algoritmiksel olarak oluşturulabileceğini savunurlar. Penrose bunu  halting probleminin çözülmezliği ve Gödel'in noksanlık teoreminin algoritmik temele dayandırılmış mantığın matematiksel kavramlar gibi nitelikleri çoğaltamayacağı  gibi şeylerin  bilincin formel mantığın sınırlarını aşabileceği iddiaları üzerine oturttu.Bu tarz iddialar  filozof Merton Üniversitesi'nden John Lucas tarafından ortaya atılmıştır.
Penrose/Lucas'ın Gödel'in insan zekasının hesaba dayalı teorisi olan  noksanlık teoreminden yaptıkları çıkarımlar birçok matematikçi,bilgisayar uzamanı ve felsefeci tarafından eleştirildi ve bu alanlardaki birçok fikir birliği tarafından bu fikrin başarısız olduğu görüşünde bulunuldu. Özellikle yapay zekanın büyük bir destekçisi olan Marvin Minsky bu konuya fazlasıyla eleştirel yaklaşıyordu ve şunları söylemiştir: "Penrose bölümler boyunca insan fikrinin bilinen herhangi bir bilimsel prensibe dayanamayacağını savunuyor."Minsky bu konu hakkında tam da tersini düşünüyordu. İnsanlar fonksiyonları oldukça karmaşık olmasına rağmen birer makinelerdir ve de fizik tarafından açıklanabilirler.
Penrose Emperor's New Mind kitabına olan eleştirilere 1994'te  Shadows of Mind ve 1997'de The Large, the Small and the Human Mind  kitaplarıyla  karşılık verdi.Bu çalışmalarında anestezi uzmanı Stuart Hameroff ile birlikte gözlemlerini bir araya getirdi.
Penrose ve Hameroff  bilincin mikrotübüllerdeki kuantum yerçekim etkisinin bir sonucu olduğu tartışmalarında bulundu.(Buna Orch-OR adını verdiler). Tegmark'ın yazısına birçok atıfta bulunuldu.
Fizikçi Scott Hagan, Jack Tuszynski ve Hameroff  Tegmark'ın yazısına itafen Pysical Review'da bir yazı yayımladılar ve Tegmark'ın Orch-OR modeline hitap etmediğini,bunun yerine kendi inşa ettiği bir model üzerinden yürüdüğünü savundular.
Bu kuantumların süperpozisyonları Orch-OR için öngörülen ayrıştırmadan çok  daha büyük olan 24 nm ile ayrılmıştır.Bunun sonucu olarak,Hameroff'un takımı eşfazlılığın kaybolma zamanının Tegmark'ınkinden  7 kat daha fazla olduğunu savundular ama yine de, teorideki kuantum işleyişinin 40 Hz gama eşzamanlılığına bağlandığı takdirde, 25 ms olması gerekiyordu.(Orch-OR un da söylediği gibi). Bu boşluğu doldurmak için takım birçok öneride bulundu.
Nöron içlerinin sıvı ve jel halleri arasında değişim gösterebileceği varsayımında bulundu. Daha ileriki zamanlarda, mikrotübül tubülin altbirimlerinin dış kenarları boyunca jel halindeki sıvı elektrik dipollerinin aynı yönde oryante olduğu varsayımında bulunuldu.
Hameroff bu düzenli sıvının,beynin geri kalanının çevresindeki mikrotübüllerin tübüllerinde kuantum bağdaşlığı gösterebileceğini savundu. Her bir tubülin, mikrotübüllerin dışındaki kuyruk uzamaları vardır ve bunlar negatif olarak yüklüdür ve bu nedenle pozitif yüklü iyonları çekerler. Bunun ileriki görüntülemeleri sağlayabileceği görüşünde bulunulmuştur. Bunun ötesinde, mikrotübüllerin biokimyasal enerji sayesinde eş evreli hallere pompalanabileceği görüşü de vardır.
Sonunda  mikrotübül örgününün yapısının kuantum hata düzeltimine elverişli olabileceği fikrini ileri sürdü. Bu, kuantum eş evresinin çevresel etkileşime rağmen bir arada tutulabileceği anlamına geliyordu.Son 10 yılda .Penrose'un fikirlerine taraftar olan  bazı araştırmalar tubülin kuyruklarının mikrotübül -ilişkili protein, motor protein ve presinaptik yapı iskele proteinlerine sahip tubülin kuyruklarının etkileşimine dayanarak, mikrotübüllerdeki kuantum işleyişine bazı  alternatif tasarılar sundular.
Hameroff, kuantum biyolojisini araştıran Google Tech Talks serisinin bir parçasındaki konuşmasında, bu alandaki son zaman araştırmaları hakkında genel değerlendirmelerde bulundu ve Orch-OR modeline olan eleştirileri cevaplandırdı.
Buna ek olarak, Roger Penrose ve Stuart Hameroff 2011'de yayımlanan bir yazıda Orch-OR teorisinin geliştirilmiş bir modelini eleştiriler ışığında  anlattılar ve evren dahilindeki bilincin yerini tartıştılar.
2014'te Hameroff ve Penrose Japonya'daki National Institute for Materials Science ın bünyesinden Anirban Bandyopadhyay tarafından gerçekleştirilen mikrotübüllerdeki kuantum titreşimlerinin keşfini duyurdular confirms the hypothesis of Orch-OR theory. bu keşif Orch-OR teorisini destekliyordu.Teorinin gözden geçirilmiş ve yenilenmiş versiyonu Mart 2014'te Physics of Life Reviews'da yayımlandı.

Aile Yaşamı

Penrose Cokethorpe Okulunun Akademik Gelişim yönetmeni ve Abingdon Okulunun matematik eski başkanı Vanessa Thomas ile evlendi ve bir oğulları oldu. 1959'da evlendiği eski eşi Amerikalı Joan Isabel Wedge'den ise çocuğu vardır.

Din Görüşü

Penrose ateisttir. Zamanın Kısa Tarihi adlı filmde şöyle demiştir: "Sanırım evrenin bir amacı olduğunu söyleyebilirim, birdenbire şans eseri varolmamıştır... Bazı insanlar, bence, evrenin sadece birden varolduğunu ve yaşamaya devam ettiğini düşünüyor; bu sanki hesaplamalara dayanıyor gibi ve bazen biz rastlantı sonucu kendimizi bu şeyin içinde buluyoruz. Ama düşünmüyorum ki  evreni algılamanın kazançlı veya faydalı bir yolu olsun.Bence  bunun altında daha derin şeyler yatıyor." Penrose İngiliz Hümanist Derneği'nin destekçilerinden biridir.

Ödüller ve Onurlar

Penrose bilime olan katkılarından dolayı birçok kez ödüle layık görüldü. 1972'de Kraliyet Cemiyeti'ne seçildi. 1975'te Stephen Hawking ve Penrose Kraliyet Astronomi Derneği tarafından Eddington Madalyası ile ödüllendirildiler. 1985'te Kraliyet Cemiyeti tarafından Kraliyet Madalyası ile ödüllendirildi. Stephen Hawking ile birlikte 1988'te fizik alanında Wolf Foundation Prize ile ödüllendirildi. 1989'da İngiliz Fizik Enstitüsü tarafından Dirac Madalyası ile ödüllendirildi. 1990'da Albert Einstein'ın çalışmalarıyla ilişkili üstün çalışmaları için  Albert Einstein Derneği tarafından Albert Einstein Madalyası ile ödüllendirildi. 1991'de  Londra Matematik Derneği tarafından Naylor Prize ile ödüllendirildi. 1992'den 1995'e kadar Genel Görelilik ve Yerçekimi Uluslararası Toğluluğu'nun başkanı olarak görev yaptı. 1994'te bilime yaptığu katkılardan dolayı şovalyelik nişanı verildi.Aynı yıl içinde Bath Üniversitesi tarafından Fahri Doktorluk unvanına layık görüldü. 1998'te Birleşmiş Milletler Ulusal bilim Akademisi'ne seçildi. 2000 yılında  devlet üstün madalyası ile ödüllendirildi. 2004'te matematiksel fiziğe olan orijinal katkılarından dolayı DeMorgan Madlyası ile ödüllendirildi.
Londra Matematik Derneği'nden yapılan bir alıntıda şöyle söylenir:
Onun Genel Göreelilik üzerine olan derin çalışmaları bizim karadelikleri anlamamızda en önemli faktör olmuştur.Twistor Teoremi'ni geliştirmesi matematiksel fiziğin klasik denklemlerine güzel ve yaratıcı  yaklaşımlar getirmiştir.
2005'te Penrose  Warsaw Üniversitesi ve Katholieke Universiteit Leuven (Belçika) 2006'da York Üniversitesi tarafından Fahri Doktorluk unvanına layık görülmüştür. 2008'de Compley Madalyası ile ödüllendirilmiştir. Aynı zamanda Penrose İngiliz Hümanist Derneği'nin kıymetli üyelerinden biridir ve Oxford Üniversitesi Bilimsel Topluluğu'nun da müdavimlerinden biridir. 2011'de Santiago de Compestela Üniversitesi tarafından  Fonseca Prize ile ödüllendirilmiştir. 2012'de ETH Zürich tarafından bilime olan katkılarından ve bilim ve toplum arasındaki bağları kuvvetlendirdiği için Richard R. Ernest madalyası ile ödüllendirilmiştir. 2015'te CINVESTAV-IPN (Meksika) tarafından Fahri Doktor unvanına layık görülmüştür.