Roger Penrose

Roger Penrose
Roger Penrose v roce2011
Narození	8. srpna1931(92 let) Colchester,Essex,Spojené královstvíSpojené království
Národnost	britská
Alma mater	Univerzita v Cambridgi
Pracoviště	Princetonská univerzita Oxfordská univerzita
Obory	matematika,teoretická fyzika,kosmologie
Známý díky	Hawkingovo záření
Ocenění	Wolfova cenaza fyziku (1988) Copleyho medaile(2008) Nobelova cena za fyziku(2020)
Manžel(ka)	Joan Isabel Wedge(1959–1981) Vanessa Thomas(od 1988)
Rodiče	Lionel PenroseaMargaret Leathes
Příbuzní	Shirley Hodgson,Jonathan Penrosea Oliver Penrose(sourozenci) Roland Penrose (strýc)
Některá data mohou pocházet zdatové položky.

SirRoger Penrose(*8. srpna1931,Colchester,Essex) jeanglickýmatematický fyzikamatematik,znám především svými příspěvky kobecné relativitě,kosmologiia k teoriizobecněných inverzí matic.Mezi jeho přínosy patří např. spolupráce na objevuHawkingova záření.Je také rekreačnímfilosofem.V roce2020obdrželNobelovu cenu za fyziku,za predikci vznikučerných děrna základěobecné teorie relativity.

Raný život a vzdělání

Roger Penrose se narodil vColchesteru,je synem lékařky Margaret Leathesové a psychiatra a genetikaLionela Penrose.Jeho prarodiče byliJ. Doyle Penrose,umělec původně z Irska a Ctihodná Elizabeth Josephine, dceraAlexandra Peckova, Barona Peckova I.; jehož prarodiče bylipsychologJohn Beresford Leathesa Sonia Marie Nathansonová. Jeho strýc byl umělecRoland Penrose,jehož syn s americkou fotografkouLee MillerovoujeAnthony Penrose.Roger Penrose je bratr fyzikaOlivera Penrose,genetičkyShirley Hogsonovéa šachového velmistraJonathana Penrose.Jejich nevlastní otec bylmatematika počítačový vědecMax Newman.

Roger Penrose vyrůstal během druhé světové války v Kanadě,Ontariukde jeho otec pracoval. Penrose studoval naUniversity College School(UCS) vLondýně.Školu vystudoval s nejvyšším vyznamenáním a získal titul z oboru matematiky.

Během studií v roce 1955 zavedl do šiřšího užitígeneralizovanou inverzní matici,také známou jakoMoore-Penrose inverzi,poté, co byla znovu vynalezenaArnem Bjerhammaremv roce 1951. Zahájil výzkum pod vedením profesorageometrieaastronomieW. V. D. Hodge.Penrose dokončil svůj doktorát naSt. John’s koleji v Cambridges prací otenzorových metodáchvalgebraické geometriipod vedením algebristy a geometraJohna A. Todda.V 50. letech společně se svým otcem zkonstruoval a zpopularizoval tzv.Penroseův trojúhelník,který popsal jako,,nemožnost v její nejčistší podobě”. Následně předal tento materiál umělciM. C. Escherovi,jehož vyobrazení nemožnosti částečně inspirovaly Penrose. Escherův Vodopád a Vzestupný a sestupný byly naopak inspirovány Penrosem.

Výzkum a kariéra

Penrose strávil svá akademická léta 1956 - 1957 jako asistent přednášejícího na Bedfordské univerzitě (nyníKrálovská Holloway univerzita v Londýně) a poté jako vědecký společník naSt. John’s koleji.V roce 1959 se oženil sJoan Isabel Wedgovou.Pro roky 1959-1961 získal stipendiumNATO Vědeckého společenstvínaPrincetonua poté naSyracuské univerzitě.Po návratu na Londýnskou univerzitu pracoval dva roky, 1961 až 1963, jako vědecký pracovník naKing's College v Londýně.Poté se vydal zpět do Spojených států, kde působil v letech 1963 až 1964 naTexaské univerzitě v Austinu.V letech 1966 -1967 naYeshiva univerzitě,Princetonua v roce 1969 vCornellu.

V roce 1964, na pozicireadera(obdoba českého děkana) naBirbeckově univerzitě v Londýně,slovyKipa ThornazCaltechu,,,Roger Penrose způsobil převrat v matematických pomůckách které používáme při analýze vlastnostíčasoprostoru.Do té doby byly práce na zakřivené geometriiobecné teorie relativityomezeny konfiguracemi s dostatečně vysokou symetrií, aby bylyEinsteinovyrovnice řešitelné. Existovaly pochybnosti o tom, zda jsou takové případy typické. Jeden z přístupů k této problematice bylo použitíporuchová teorie,použité pod vedenímJohna Archibalda WheeleranaPrincetonu.Jiným, radikálněji inovativním přístupem, použitým Penrosem, bylo přehlédnout detailní geometrickou strukturu časoprostoru a místo toho se soustředit natopologiivesmíru, nebo alespoň její shodnou strukturu, jelikož ta je konečná. Význam Penroseovy převratné práce,,Gravitační kolaps a časoprostorové singularity”,kterou je možné shrnout tak, že nějaký objekt, jako například umírající hvězdaimplodujedo bodu, kde nic nebrání tomu, aby jejígravitační síladosáhla dostatečné síly, k vytvoření nějaké formysingularity.Tato práce také ukázala, způsob jak je možné získat podobné závěry v jiných souvislostech, zejména u kosmologickéhoVelkému Třesku,kterým se zabýval společně s nejznámějším studentemDennise Sciama,Stephenem Hawkingem.

Penrose je známý také díky svému objevu tzv.Penroseova dlážděníz roku 1974, které je složeno ze dvou typů dlaždic, které vydláždí plochu vždy neperiodicky. Toto dláždění představuje pětistrannou racionální symetrii.V roce 1984 byly tyto vzory pozorovány v uspořádání atomů vkvazikrystalech.

Za zmínku také stojí jeho popisspinových sítíz roku 1971. Zasloužil se i o popularizaci obecně známýchPenroseových diagramů.

Penrose byl v roce 1983 pozván Billem Gordonem, aby přednášel naRice UniversitěvHoustonu.Zde pracoval od roku 1983 do roku 1987. Mezi jeho doktorandy patřili Andrew Hodges, Lane Hughston, Richard Jozsa, Claude LeBrun, John McNamara, Tristan Needham, Tom Poston, Asghar Qadir a Richard S. Ward.

V roce 2004 vydalThe Road to Reality: A Complete Guide to the Laws of the Universe,1099 stránkový ucelený průvodce zákony vesmíru, která obsahuje i vysvětlení jeho vlastní teorie. Penroseova interpretace vysvětluje vztah mezikvantovou mechanikouaobecnou relativitou.Prohlašuje, žekvantový stavzůstává vsuperpozicidokud rozdílčasoprostorových křiveknedosáhne významné úrovně.

Vědomí

Penrose napsal knihy o spojení mezi základnífyzikoua lidským (nebo zvířecím)vědomím.V knizeThe Emperor's New Mind(1989) tvrdí, že fyzikální zákony, které známe, nejsou schopné dostatečně vysvětlit fenomén vědomí. Penrose navrhuje charakteristiky, které by budoucí fyzika mohla mít a upřesňuje požadavky pro překlenutíklasickéakvantové mechaniky(což nazývákorektníkvantová gravitace).Penrose používá variantu problému zastaveníTuringova strojek demonstraci toho, že systém může býtdeterministický,aniž by byl algoritmický. (Například si představte systém, který umožňuje pouze dva stavy, ZAPNUTO a VYPNUTO. Pokud je systém ve stavu ZAPNUTO, kdyžTuringův strojzastaví, a VYPNUTO, kdyžTuringův strojnezastaví, pak je stav systému zcela určen strojem; Přesto neexistuje algoritmický způsob, jak určit, zda Turingův stroj zastaví.)

Penrose věří, že takové deterministické, ale nealgoritmické procesy mohou hrát roli při kvantově mechanickém kolapsuvlnové funkcea mohou být využívány mozkem. Tvrdí, že dnešní počítače nemohou mít inteligenci, protože jsou to algoritmicky deterministické systémy. Oponuje názoru, že racionální procesy mysli jsou zcela algoritmické, a že tak mohou být duplikovány dostatečně složitým počítačem. To je v protikladu k názorům zastáncům silnéumělé inteligence,kteří tvrdí, že myšlení lze simulovat algoritmicky. Svou argumentaci Penrose opírá o tvrzení, že vědomí překračuje formální logiku, protože faktory jako nerozložitelnost problému zastavení brání algoritmicky založenému systému logiky v reprodukování takových rysů lidské inteligence jako je matematický vhled. Tato tvrzení původně zastával filozofJohn Lucasz Merton College,Oxford.

Penrose–Lucasovo tvrzení o implikacíchGödelovy věty o neúplnostipro výpočetní teorie lidské inteligence, bylo kritizovánomatematiky,počítačovými vědci afilozofy.Mnoho odborníků v těchto oborech tvrdí, že Penroseho argument selhává, přičemž různí autoři mohou napadat různé aspekty tohoto argumentu.Marvin Minsky,přední obhájce umělé inteligence, byl zvláště kritický, když uvedl, že Penrose "se snaží ukázat, kapitolu po kapitole, že lidské myšlení nemůže být založeno na žádném známém vědeckém principu." Minského postoj je přesně opačný – věřil, že lidé jsou vlastně stroje, jejichž fungování, i když složité, je plně vysvětlitelné současnou fyzikou. Minsky tvrdil, že "toto hledání (vědeckého vysvětlení) lze zavést příliš daleko/jinam, pokud se zaměřujeme pouze na hledání nových základních principů místo zaměření na reálná data. To je to, co vidím v Penroseho hledání nových základních principů fyziky, které by vysvětlovaly vědomí."

Penrose reagoval na kritikuThe Emperor's New Mindsvou následující knihouShadows of the Mindv roce 1994 a v roce 1997 knihouThe Large, the Small and the Human Mind.V těchto dílech také propojoval své pozorování s pozorováními anesteziologaStuarta Hameroffa.

Penrose aHamerofftvrdili, že vědomí je výsledkemkvantových gravitačních jevůvmikrotubulech,které nazvali Orch-OR (orchestrální objektivní kolaps vlnové funkce).Max Tegmarkv článku v časopise Physical Review E vypočítal, že časový úsek od vyslání vzruchu do excitaceneuronův mikrotubulech je minimálně 10,000,000,000 krát pomalejší než doba dekoherence. Přijetí této práce shrnuje následující prohlášení, které mluví ve prospěch Tegmarka: "Nestranní fyzikové, jako napříkladJohn A. Smolinz IBM, říkají, že výpočty potvrzují to, co celou dobu tušili. 'Nemáme co do činění s mozkem, který se blíží absolutní nule. Je poměrně nepravděpodobné, že by mozek vyvinul kvantové chování' ". Tegmarkova práce byla často citována kritiky Penrose - Hameroffa stanoviska.

Ve své odpovědi na Tegmarkovu práci, která byla také publikovaná v časopise Physical Review E, fyzici Scott Hagan, Jack Tuszyński a Hameroff tvrdili, že se Tegmark nezabýval modelem Orch-OR, ale spíše modelem, který sám vytvořil. Tento model zahrnoval supsuperpozice kvant oddělených o 24 nm namísto mnohem menších, které Orch-OR stanovila.

V souladu s tím Hameroffa skupina tvrdila, že doba dekoherence je o sedm řádů větší než říkala Tegmarkova skupina, ale stále je značně kratší než 25 ms, jak by bylo zapotřebí, pokud by mělo být kvantové zpracování v teorii vztaženo k synchronizaci gammy 40 Hz tak, jak Orch-OR navrhovala.

K překonání tohoto nesouladu učinila skupina řadu návrhů. Předpokládali, že v nitru neuronů může variovat tekutina a gel. Předpokládali, že v gelovém stavu jsou elektrické dipóly vody orientovány ve stejném směru, podél vnějšího okrajetubulinovýchpodjednotek mikrotubulů. Hameroff a spol. uváděli, že takto uspořádaná voda by mohla odstínit jakoukoli kvantovou koherenci uvnitřtubulinumikrotubulůod prostředí zbytku mozku. Další odstínění by mohlo vznikat tím, že každý tubulin má ocas, který vychází z mikrotubulů, který je negativně nabitý a proto přitahuje kladně nabité ionty. Další úvaha předpokládala, že mikrotubuly by mohly být převedeny do stavu koherence biochemickou energií.

Ocenění a vyznamenání

Penrose získal za svůj přínos vědě mnoho ocenění.

V roce 1971 mu byla udělena cenaDannieho Heinemanaza přínos v oblastiastrofyziky.

V roce 1972 byl zvolen členemKrálovské společnosti(FRS).

V roce 1975 mu byla, společně seStephenem Hawkingem,udělenaKrálovskou astronomickou společností(RAS)Eddingtonova medaile.

V roce 1985 mubritská Královská společnostudělila cenuRoyal Medal.

Spolu seStephenem Hawkingemmu byla v roce 1988 udělena prestižní cenaWolf Foundationzafyziku.

V roce 1989 mu byla udělenaDiracova medailea cena odInstitute of Physicsa byl také jmenován jeho čestným členem.

V roce 1990 byla Penrosovi společnostíAlberta Einsteinaudělena medaileAlberta Einsteina.

V roce 1991 mu bylaLondýnskou matematickou společností(LMS) udělenaNaylorova cena.

Od roku 1992 do roku 1995 působil jako prezident Mezinárodní společnosti proobecnou relativituagravitaci.

V roce 1994 byl za zásluhy o vědu povýšen došlechtického stavu.Byl mu také udělenčestný titul(doktor věd)univerzity v Bathua stal se členemPolské akademie věd.

V roce 1998 byl zvolen spolupracovníkemNárodní akademie věd Spojených států.

V roce 2000 byl Penrosovi udělenŘád za zásluhy(OM).

V roce 2004 mu bylaLondýnskou matematickou společnostíudělenaDe Morganova medaileza jeho rozsáhlý a originální přínos matematické fyzice.

V roce 2005 byl Penrosovi udělenčestný doktorátVaršavské univerzity(Polsko) aKatholieke Universiteit Leuven(Belgie) a v roce 2006čestnýUniversity of York(Anglie).

V roce 2008 mu byla udělenaCopleyho medaile.

V roce 2011 byl zvolen členemAmerican Philosophical Society.V tomto roce mu byla udělena také Fonseca Prize udělovaná University of Santiago de Compostela (Španělsko).

Názory

Penrose jeateista.Věří však v (kvantový) posmrtný život.

Publikace v češtině

• Makrosvět, mikrosvět a lidská mysl,Mladá fronta 1999,ISBN 80-204-0780-4
• Cykly času: Nový pozoruhodný pohled na vesmír,Argo a Dokořán, 2013,ISBN 978-80-7363-520-6
• Stephen Hawking, Roger Penrose:Povaha prostoru a času,Argo 2019,ISBN 978-80-7363-936-5

Odkazy

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématuRoger PenrosenaWikimedia Commons

Autoritní data

AbARTP:108822 NKC:jn20000604394 BIBSYS:90192018 BNC:000236945 BNE:XX1064662 BNF:cb12147090x(data) CANTIC:981058517495806706 CiNii:DA00245110 DBLP:18/502 GND:120520567 ICCU:RAVV069435 ISNI:0000 0000 8405 6757 LCCN:n82139094 LNB:000036446 MBA:9b2377b3-615a-4fb7-bc59-de4b4627a63e MGP:36928 NDL:00515478 NLG:75351 NLI:987007266313705171 NLK:KAC200209931 NLP:a0000001186800 NSK:000214742 NTA:07169515X PLWABN:9810594984005606 Scopus:7004534991 SUDOC:029955475 VIAF:108188624 WorldCat Entities:E39PBJxt43Fym3RryVPrXcYdcP

Portály:Fyzika|Lidé|Spojené království