Роџер Пенроуз

Роџер Пенроуз (|Roger Penrose; ) — британски математичар, математички физичар, филозоф на науката и нобеловец по физика. Тој е професор по математика „Роуз Бол“ во пензија на Оксфордскиот универзитет, предавач на колеџот „Вадам“ во Оксфорд и почесен соработник на колеџот „Сент Џон“, Кембриџ и Лондонскиот универзитетски колеџ.
Пенроуз дал придонес во математичката физика на општата релативност и космологијата . Добитник е на повеќе награди и признанија, вклучувајќи ја и Волфовата наградата за физика во 1988 година, која ја споделил со Стивен Хокинг за Пенроуз-Хокинговите теореми за сингуларноста, и една половина од Нобеловата награда за физика во 2020 година за „откривањето дека всушност создавањето на црните дупки е робусно предвидување на општата теорија за релативност“.
1 Младост
Роден е во Колчестер, Есекс, Роџер Пенроуз е син на Маргарет (Литс) и психијатарот и генетичар Лајонел Пенроуз. Негова баба и дедо од татко биле Џ. Дојл Пенроус, уметник од Ирска и „Почесната“. Елизабет Џозефин Пековер; и неговата баба и дедо по мајка биле физиологот Џон Бересфорд Литс и неговата сопруга Соња Мари Натансон, Еврејка по потекло од Русија која го напуштила Санкт Петербург кон крајот на 1880-тите. Негов чичко бил уметникот Роланд Пенроуз, кој со сопругата форограф Ли Милер го имаат синот Антони Пенроуз. Пенроуз е брат на физичарот Оливер Пенроуз, генетичарката Ширли Хоџсон и шаховскиот велемајстор Џонатан Пенроуз.
Пенроуз Втората светска војна ја поминува во Канада каде неговиот татко работел во Лондон, Онтарио. Пенроуз се образувал на Универзитетскиот колеџ и Лондонскиот универзитетски колеџ, каде што дипломирал во првата класа за математика..
2 Истражување
Во 1955 година, додека бил студент, Пенроуз повторно ја воведува општата инверзна матрица на Е. Х. Мур, позната и како Мур–Пенроузова инверзна матрица, откако истата била повторно употребувана од страна на Арне Бјерхамар во 1951 година. Бидејќи своето истражување го започнал под менторство на професорот по геометрија и астрономија, Сер В. В. Д. Хоџ, Пенроуз својот докторат го стекнал на Колеџот „Сент Џон“ Кембриџ, во 1958 година, со трудот „тензорски методи во алгебарска геометрија“ под менторство на алгебристот и геометричар Џ. А. Тод. Тој развил и го популаризирал Пенроузовиот триаголник во 1950-ите, опишувајќи го како „невозможност во најчист облик“, и разменувал материјали со уметникот М. К. Ешер, чии претстави за невозможни тела му биле поттик во работата. Ешеровите дела Водопад, и Искачување и симнување пак биле поттикнати од работата на Пенроуз.
Како што авторот Манџит Кумар го опишува:
Пенроуз академската 1956-57 година ја поминува како асистент предавач на Лондонскиот колеџ Бедфорд и подоцна продолжува како истражувач на Кембричкиот Кембрички колеџ „Сент Џон“. Додека работел тау во текот на 3 години, во 1959 година се оженил со Џоан Изабел Веџ. Пред да му завршат обврските Пенроуз е добитник на истражувачка стипендија од НАТО за периодот 1959–61 година, првично за Принстон а подоцна за Сиракузискиот универзитет. По враќањето работи на Лондонскиот универзитет, каде Пенроуз останува две години, 1961–63 година, како истражувач на Лондонскиот кралски колеџ, по што повторно се враќа во САД каде поминува година 1963–64 година како посетител помошник професор на Тексашкиот универзитет во Остин. Подоцна исто така бил и професор на универзитетите Јешива, Принстон и Корнел во периодите 1966-67 година и 1969 година.
Во 1964 година, со титула професор при Биркбечкиот Колеџ, Лондон, (вниманието му е привлечено од математиката кон астрофизиката од страна на Денис Шијама, предавач на Кембриџ) според зборовите на Кип Торн од Калтех, „Роџер Пенроуз ги револуционирал математичките алатки кои се користат за анализа на својствата на време-просторот“. Дотогаш, работите поврзани со закривената геометрија на општата релативност биле ограничени до записи со доволно голема симетрија за Ајнштајновите равенки да се разрешат експлицитно и постоел сомнеж дали ваквите случаи се типични. Еден пристап беше употребата на растројната теорија, која била развиена под водство на Џон Арчибалд Вилер предавач на Принстон. Другиот, поиновативен, пристап започнат од Пенроуз бил со цел да се направи целосен преглед на деталната геометриска структура на време-просторот и наместо вниманието да се сосредочи само на топологијата на просторот, или на поголемиот дел на конформната структура, бидејки всушност структурата е таа, Важноста на Пенроузовиот епохален труд „Гравитацискиот колапс на време-просторните сингуларности“ не е само во резултатот, сумаризиран грубо, дека ако тело како што е ѕвезда пред смртта имлодира по некоја одредена точка, тогаш ништо не може да го попречи гравитациското поле да постане толку силно со што ќе се создаде некаков вид на сингуларност. Исто така укажува на начин со кој би се добиле слични општи заклучоци во други контексти, особено за космолошката голема експлозија, за која соработувал со најпознатиот студент на Денис Шијама, Стивен Хокинг. Пенроуз-Хокинговите теореми за сингуларноста биле инспирирани од Рајчаудуриевата равенка дело на Амал Кумар Рајчаудури.
Најголемиот придонес на Пенроуз бил во гравитациското собирање, започнувајќи со неговата космичка цензурна конјектура од 1969 година, па сè до ефектот на некоја сингуларност која е затскриена зад добро оформен хоризонт на настани, кој бвоедно го затскрива и време-просторот за кој Вилер го осмислил поимот црна дупка, пришто се набљудува видлива надворешна област со силна конечна искривеност, од каде може да се извлече дел од гравитациската енергија преку познатиот Пенроузов метод, кога насобирната околна материја може да ослободи дополнителна енергија која може да ја објасни астрофизичката појава квазар.
Надоврзувајќи се на „слабата космичка цензорна претпоставка“, Пенроуз, во 1979 година, ја објавува посилната верзија наречена „силна цензорна претпоставка“. Заедно со Белински-Халатников-Лившитцовата конјектура и последиците од нелиниската стабилност, и разрешувајќи ја цензорната конјектура е еден од најважните издвоени проблеми на општата релативност. Исто така од 1979 година, е и Пенроузовота влијателна Вејлова закривна претпоставка за почетните услови за видливиот дел од универзумот и потеклото на вториот закон на термодинамиката. Пенроуз и Џејмс Терел независно согледаледека телата кои се движат со брзини блиски до брзината на светлината ќе наликуваат како да испишуваат особени патеки или вртежи. ОПвој ефект е наречен Терелово вртење или Пенроуз–терелово вртење.
Во 1967 година, Пенроуз ја осмислува твисторната теорија која ги оцртува геометриските тела во Минковскиевиот простор во 4 димензионален сложен простор со метрички запис (2,2).
Пенроуз е исто така познат и по неговото откритие од 1974 година познато под името Пенроузови плочници, кои се создадени од две плочки кои може само да се поплочуваат во рамнината непериодично, и се плочници кај кои се согледува петкратна вртежна симетрија. Пенроуз овие идеи ги развил врз основа на натписот ''Deux types fondamentaux de distribution statistique'' (на македонски јазик: ''Два основни видови на статистичка распределба'') од чешкиот географ, демограф и статистичар Јаромир Корчак. Во 1984 година, ваквиод вид на распореди бил забележан кај атомите во квазикристалите. Друг значаен придонес е оној од 1971 година кога ја осмислува завртната мрежа, која подоцна ќе прерасне во геометрија на време-просторот во јамкестата квантна гравитација. Тој бил влијателен во популизацијата на општо познатите Пенроузовите дијаграми (причински дијаграми).
Во 1983 година, Пенроуз бил поканет да предава на Рајсовиот универзитет во Хјустон, од страна на управникот Бил Гордон. Тој таму работел од 1983 до 1987 година.
3 Подоцнежна активност
Во 2004 година, Пенроуз ја објавува ''Патот до реалноста: целовкупен водич за законите на универзумот'', книга од 1.099 страници како водич за законите на физиката и вклучува објаснување на неговата теорија. Пенроузовото толкување предвидува постоење на врска меѓу квантната механика и општата релативност, и предложува дека квантната состојба останува во суперпозиција сè додека не е постигната значајно ниво на разлика кај време-просторната закривеност.
Пенроуз е исто така и Францис и Хелен Пенц почесен привремен професор по физика и математика при Пенсилванискиот државен универзитет.
4 Млад универзум
Во 2010 година, Пенроуз објавил можен доказ, заснован на концентрични кругови забележани од страна на Вилкинсоновата микробранова анизотропна сонда и податоците за космичкото микробраново зрачење на небото, за првиот универзумо кој постоел пред Големата експлозија на нашиот моментален универзум. Тој го спомнува овој доказ во епилогот на својата книга од 2010 година ''Циклуси на времето'', книга во која тој ги претавува неговите причини, поврзани со Ајнштајновите равенки за полето, Вејловата закривеност C, и Вејлова претпоставка за закривеноста (ВПЗ), односно дека преминот од Големата експлозија била доволно неразорен за претходниот универзум преживеал. Тој изнел неколку мислења за C и за ВПЗ, кои подоцна биле потврдени од други научници, со што ја популаризирал нееговата теорија за конфромалната циклична космологија (КЦК). Во оваа теорија, пенроуз претпоставува дека при крајот на овој универзум целата материја веројатно ќе биде во црните дупки кои постепено ќе испаруваат преку Хокинговото зрачење. Во тој момент, сè што е во универзумот се состои од фотони кои не "подлежат" ни на времето ни на просторот. Односно не постои разлика межу бескрајно голем универзум кој се состои само од фотони и бескрајно мал универзум кој се состои само од фотони. Од оваа причина, сингуларноста за Големата експлозија и онаа за бескрајно проширениот универзум се исти.
Поедноставено, тој верува дека сингуларноста во Ајнштајновите равенки за полето за Големата експлозија е само приведна сингуларност, слична со веќе добропознатата привидна сингуларност кај хоризонтот на настани кај црната дупка. Втората сингуларност може да се острани со замена на појдовниот систем, и Пенроуз предлага друга промена на кординатниот систем која ќе ја отстрани сингуларноста кај Големата експлозија. Една последица од ова е дека главните настани при Големата експлозија може да се разберат без потребата од обединувањето на општата релативност и квантната механика, и следствено не постои строга ограниченост на Вилер–Девитовата равенка, која го нарушува времето. Дополнително, може да се користат и Ајнштајн-Максвел-Дираковите равенки.
5 Физиката и свесноста
Пенроуз е автор на книги во кои се пишува за врската меѓу соновната физика и човековата (илим животинската) свест. Во делото ''Царскиот нов ум'' (1989), тој пишува дека познатите физички закони се несоодветни за објаснувањето на појава како свесноста. Пенроуз предложил одликите на новата физика која ги определува барањата за премостување на јазот меѓу класичната и квантната механика (она што тој го нарекува ''точна кватна гравитација''). Пенроуз користи варијанта на Туринговата запирна теорема за да прикаже дека системот може да биде детерминистички без притоа да биде и алгоритамски. (На пример, ако се замисли систем со само две ссотојби, вклучено и исклучено. Ако состојбата на системот е вклучено, кога Туринговата машина запира или исклучено кога Туринговата машина не застанува, тогаш состојбата на системот е целосно определена од машината, но сепак, не постои алгоритамски начин да се определи дали Туринговата машина запира.)
Пенроуз верува дека овие детерминистички и се уште неалгоритамски процеси може да се употребат во кватно механичката редукција на брановата функција, и може да се искористи од страна на мозокот. Тој вели дека сметачите денес се неспособни да поседуваат интелегенција бидејќи алгоритамски детерминистички системи. Тој се спротивставува на гледиштето дека рационалните процеси на умот се целосно алгоритамски и може да се дуплифицираат од страна на соодветно сложен сметач. Ова е во спротивност со поддржувачите на силната вештачка интелегенција, која вели дека мислата може да биде симулирана алгоритамски. Тој овие тврдења ги заснова на тврдењата за свесноста ја надминува формалната логика бидејќи оваа нерешливост на because запирниот проблем и Годеловата нецелосна теорема го попречуваат системот заснован на логички алгоритми да имитира човекови одлики како интелегенција за математичко согледување. Овие тврдења првично биле изнесени од страна на филозофот Џон Лукас од Мертоновиот колеџ, при Оксфорд.
Пенроуз-Лукасовата расправа за последиците од Годеловата теорема за нецеловитоста за пресметковните теории на човековата интелегенција била подлежна на огромен броој на критики од математичарите, информатичарите и философитеж, и постигнатата согласност межу стручнирте лица во наброените полиња е дека оваа расправа е неточна, иако различни автори одбираат различни делови од расправта за нејзино оспорување. Марвин Мински, водечки заговарач за вештачката интелегенција, бил особено критичен, велејќи дека Пенроуз „се обидува да покаже, во поглавје по поглавје, дека човековата мисла не може да се заснова на ниеден познато научно начело.“ Минскиевото гледиште е сосема спротивно – тој верува дека луѓето се всушност машини, чие функционирање, иако сложено, е целосно објаснливо од моменталната физика. Мински се држел до ставот дека „некој може да ја однесе потрагата [за научно објаснување] далеку само преку потрагата за нови основни начела, наместо да се сконцентрира на вистинските детали. Ова е тоа што јас го согледувам во Пенроузовата потрага за ново основно начело на физиката кое ќе ја објасни свесноста.“
Пенроуз одговорил на критиката на ''Царскиот нов ум'' со неговата следна книга од 1994 година ''Сенките на умот'', и во 1997 година со ''Големото, малото и човековиот ум''. Во овие свои дела, тој исто така ги искомбинирал набљудувањата со оние на анестезиологот Стујарт Хамероф.
Пенроуз и Хамехоф образложувале дека свесноста е резултат на ефектите на квантната гравитација во микротубулите, кои тие ги нарекле квантно сознание. Макс Тегмарк, во својот труд во ''Физички преглед E'', пресметал дека временскиот период за еден неврон да испали и да се возбуди во микротубулите е помал од декохерентниот период за фактор од најмалку 10.000.000.000. Приемот на овј научен труд е сумаризиран во оваа изјава за поддршка на Тегмарк: „Физичарите кои се незапознаени со оваа кавга, како што е Џон Смолин, вели дека пресметките го потврдуваат она за кое тие се сомневале од самиот почеток. 'Ние не работиме со мозок кој е близу до апсолутна нула. Логично е неверојатно дека мозокот развил квантно однесување'“. Тегмарковиот труд е нашироко користен од страна на критичарите на Пенроуз-Хамерхофовото гледиште.
Во нивниот одговор на Тегмарковиот труд, исто така објавен во ''Физички преглед E'', физичарите Скот Хаган, Џек Тужински и Хамероф тврделе дека Тегмарк не се осврнал на моделот на квантното сознание, туку на модел кој самиот си го создал. Па така тој користел суперпозиции на кванти одделени со растојание од 24 nm наместо помалите растојание кои биле користени во моделот на квантното сознание. како резултат на ова, групата предводена од Хамерофтврдела дека периодот на декохеренцијае за седум величини поголем од Тегмарковиот резултат, но сепак значително покус од потребните 25 ms во квантната обработка во теоријата било поврзано со 40 Hz гама-синхотроност, според квантното сознание. За да се надмине оваа разлика, групата извела низа на предлози. Тие претпоставиле дека внатрешноста на невроните може да се менува меѓу течна и гел состојба. Кога е гел, дополнително се теоризирало дека електронските диполи на водата се насочени во иста насока, долж бадворешниот раб на микротубулните тубулински подединици. Хамероф и др. предложиле дека вака подредената вода може да ја прегледа секоја квантна кохеренција во самиот тубулин на микротубулите од надворешната средина до остатокот од мозокот. Секој од тубулините исто така поседува опашка која се протега нанадвор од микротубулите, кои имаат негативен полнеж, и на тој начин ги привлекуваат позитивно наелектризираните јони. Се наведува дека ова всушност може да придонесе за допшолнителни прегледи. Дополнително, постои и тврдење дека микротубулите може да се напумпаат во кохерентна состојба со биохемиска енергија.
Конечно, тој предложил дека распоредот на микротубуларната структура може да биде соодветна за исправка на квантните грешки, начин за одржување на заедништвото меѓу квантната кохеренција и заемодејството со околината.
Хамероф, во едно свое предавање како дел од низата разговори на Гугл Тех ја истражува квантната биологија, и дал преглед на моменталните истражувања во тоа поле, и дал одговор на последователните критики на моделот за квантна свесност. Дополнително, труд од 2011 година од страна на Пенроуз и Хамероф објавен во ''Космичко списание'' дал мнадграден модел за нивната теорија за квантната свесност, поради бројните критики, и го разгледува местото на свесноста во универзумот.
Филип Тетло, иако и самиот е поддржувач на гледиштата на Пенропуз, признава дека Пенроузовите идеи за човековиот мисловен процес во моментот се поддржани од малцинството во научните кругови, наведувајќи ги критиките на Мински и Сејфиевиот опис на Пенроуз како „еден од изброените на рака научници“ кои веруваат дека природата на свесноста наведува кон вклучесност на квантните процеси.
Во јануари 2014 година, Хамероф и Пенроуз изјавиле дека откривањето на квантните вибрации во микротубулите од страна на Анирбан Бандиопандиај дел од Националниот институт за материјална наука во Јапонија, ја подддржувба теоријата за квантната свесност. Преглед и надоградена верзија на теоријата била објавена заедно со критичките коментари и дебати во март 2014 година во издание на ''Прегледи на физиката на животот''.
6 Приватен живот
6.1 Семејство
Пенроуз се оженил со Ванеса Томас, раководител за академски развој при Кокеторп и поранешен раководител на катедрата за математика при Абигтонското училиште, со која има и еден син. Тој исто така има три сина од претходниот брак со американката Џоан Изабел Пенроуз (моминско Веџ), со која стапил во брак во 1959 година.
6.2 Верски гледишта
За време на едно интервју со радио BBC 4 на 25 септември 2010 година, Пенроуз изјавил, „Јас не сум верник. Не верувам во ниедна од воспоставените верувања.“ Тој себеси се смета за агностик. Во филмот од 1991 година ''Кратка историја на времето'', тој исто така изјавил, „Јас мислам дека би рекол дека универзумот си има цел, не е тука само по некоја случајност… некои луѓе, по мое мислење, гледиштето е дека универзумот е тука и си работи како некој вид на сметач, и по некоја случајност ние во натрешноста на оваа творба. Но не мислам дека тое е гледиште кое е плодоносно или од помош за разбирањето на универзумот, верувам дека има некое подлабоко разбирање за сите овие работи.“
Во интервју за ''Ерусалим пост'', Пенроуз изјавил дека на него може да се гледа како на евреин според верските закони, но тој не се гледа себеси како таков.
Пенроуз е покровител на Хуманисти ОК.
7 Награди и почести
Пенроуз е добитник на бројни награди за неговата научна работа.
Во 2020 година, Пенроуз бил награден со половина од Нобеловата награда за физика за откритието дека создавањето на црна дупка е изразено силно предвидување на општата теорија за релативноста, Половина од наградата исто така ја добиле и Рајнхард Гензел и Андреја Гец за откривањето на супермасивното компактно тело во Галактичкото Средиште.
Во 2017 година, тој е добитник на Командинскиот медал при Урбинскиот универзитет за неговите придонеси за историјата на науката.
Бо 2005 година, Пенроуз се стекнал до почесен докторат од Варшавскиот универзитет и од Левенскиот католички универзитет (Белгија), а во 2006 година од страна на Јоркшискиот универзитет. Во 2006 година, тој е добитник на Дираковиот медал кој се доделува од Универзитетот „Нов Јужен Велс“. Во 2008 година, Пенроуз е награден со Коплиев медал. Тој е исто така истакнат поддржувач на Хуманисти ОК и еден од покровителите на Оксфордското универзитетско научно друштво. Во 2011 година, Пенроуз бил награден со нааградата Фонсека од страна на Сантијагодекомпостелскиот универзитет.
Во 2012 година, Пенроуз бил награден со Рихард Р. Енстов медал од страна на ЕТХ Цирих за неговите придонеси во науката и зацврстувањето на врската меѓу науката и општеството. Во 2015 година Пенроуз бил награден со почесен докторат од Центар за истражување и напредни студии при националниот политехнички институт (Мексико).
Во 2004 година, тој бил награден со Деморганов медал за неговите опфатни и оригинални придонеси во математичката физика. Бо продолжение следува навод од посветата од Лондонското математичко друштво:
Во 1971 година, бил награден со наградата за астрофизика Дени Хајнеман. Бил избран за Член на Кралското друшво во 1972 година. Во 1975 година, Стивен Хокинг и Пенроуз биле наградени со Едингтонов медал од страна на Страна на кралското астрономско друштво. Во 1985 година, тој бил нагреден со Кралски медал од стрна на Кралското друштво. Заедно со Стивен Хокинг, бил награден со престижната Волфовата награда за физика во 1988 година. Во 1989 година, бил награден со Дираков медал и награда од страна на британскиот Институт за физика. Во 1990 година, Пенроуз бил награден со Ајнштајновиот медал за неговите придонеси во науката а поврзани со работата на Алберт Ајнштајн од страна на Друштвото „Алберт Ајнштајн“. Во 1991 година, е добитник на Најларовата награда од Лондонското математичко друштво. Од 1992 до 1995 година, бил претседател на .
Во 1994 година, Пенроуз бил прогласен за витез за неговите придонеси во науката. Истата година, бил награден ис почесна диплома (доктор на науки) од Батскиот универзитет, и станал член на Полската академија на науките. Во 1998 година, бил избран за надворешен соработник на Националната академија на науките. Во 2000 година, тој бил добитник на Орденот на честа. Тој бил избран за член на Американското филозовско друштво во 2011 година.
8 Дела
8.1 Познати изданија
*''Новиот ум на царот: за сметачите, умовите, и законите на физиката'' (1989)*''Сенките на умот: потрага по непознатата наука за свесноста'' (1994)*''Патот до реалноста: целосен водич за законите на универзумот'' (2004)*''Временски циклуси: невообичаено ново гледиште на универзумот'' (2010)*''Мода, Вера, и фантазија во новата физика на универзумот'' (2016)
8.1.1 Соавтор
*''Природата на просторот и времето'' (со Стивен Хокинг) (1996)*''Големото, малото и човековиот ум'' (со Абнер Шимони, Ненси Картврајт, и Стивен Хокинг) (1997)*''Белиот Марс: ослободениот ум'' (со Брајан Алдис) (1999)
8.2 Академски изданија
*''Техники на диферец=нцијалната топологија во релативноста'' (1972, )
*''Спинори и време-просторот: Том 1, двоспинорен калкулус и релативистички полиња'' (со Волфганг Риндлер, 1987) (хартија)
*''Спинори и време-просторот: Том 2, спинорски и твисторски методи во време-просторната геометрија'' (со Волфганг Риндлер, 1988) (повторено издание), (хартија)
8.3 Предговори за други книги
* Предговор во од Шјам Вупулури и Франциско Антонио Дорија. Објавена од Спрингер како дел од „Граничната колекција“, 2018 година.* Предговор во , напишана од Мег Вестон Смит. Објавена од Светското научно издаваштво во јуни 2013 година.* Предговор во од Хектор Зенил. Објавена од Светското научно издаваштво во декември 2012 година.* Предговор во ''Квантните аспекти на животот'' од Дерек Абот, Пол Дејвис, и Арун Пати. Издадено од кралскиот колеџ во 2008 година.* Предговор во од Антони Зи. Објавена од Принстон во 2007 година.
9 Поврзано
* Осветлувачки проблем
* Квантен ум
10 Дополнителна литература
* Ferguson, Kitty (1991). ''Stephen Hawking: Quest for a Theory of Everything''. Franklin Watts. .
* (See ''Box 34.2''.)