罗杰·彭罗斯（诺贝尔奖得主）

人物经历

1955年，当他还是学生之时，彭罗斯重新发明了广义逆矩阵(又称作摩尔—彭若斯广义逆（Moore-Penrose inverse）。1958年，彭罗斯在剑桥大学于知名代数学家与几何学家约翰·陶德（John A. Todd）指导下获得博士学位；其博士论文题目为《代数几何学中的张量方法》(Tensor methods in algebraic geometry)。1965年，与史蒂芬·霍金共同证明了黑洞中所有物质都将坍缩进奇点，奇点是空间中的一个几何点，在这里物质质量被无限压缩，密度接近于无穷大，体积接近于零。1967年，彭罗斯发明了扭量理论，将闵可夫斯基空间中的几何物体映射到4维复数空间，此空间度规标志为(2,2)。1969年，彭罗斯推测出宇宙审查假设（cosmic censorship hypothesis）。这项提案（相当非正式地）指出了宇宙阻挡我们了解奇点（例如黑洞）内禀的不可预测性，以其被遮掩在我们视线之外。这个形式现在称作弱审查原理（weak censorship hypothesis）。他提出了著名的宇宙监督原理，该原理保证任何时空奇点都会被视界包围起来。1971年，他发明了自旋网络，尔后在圈量子引力论中成为构成时空几何的基础。他在推广通称为彭罗斯图的因果图颇具影响力1974年，彭罗斯发现彭罗斯铺砖法，能以两种砖片非周期性地铺满整个平面。1979年，彭罗斯建构了更强的形式，称作强审查原理（strong censorship hypothesis）。加上BKL猜想与非线性稳定性问题，使得审查猜想成为广义相对论中最重要的未决问题之一。1984年，类似“能以两种砖片非周期性地铺满整个平面”的特征被发现在类晶体中的原子排列。2004年，彭罗斯发表了《通往现实之路：宇宙法则导引》（The Road to Reality: A Complete Guide to the Laws of the Universe），是一本1,099页的书籍，目标在于对物理定律给予详尽的指导。2006年，75岁的彭罗斯提出一个大胆的想法：几乎无尽遥远的宇宙未来，从数学视角看来，和宇宙大爆炸之时完全一样——那么也许宇宙无尽遥远的未来，可以等效为下一次大爆炸？宇宙就是这样无限循环的？彭罗斯将称其为「共形循环宇宙论」，简称CCC。而宇宙从大爆炸创生到下一次大爆炸之间的「生命周期」被称为一个「永世」（aeon）。

主要成就

黑洞与奇点

彭罗斯对数学物理的贡献集中在和爱因斯坦的引力理论相关的问题上，而这些问题都和几何有关。

这里不是介绍他的科学工作的地方，因为他的大多数工作都很抽象，在引力和几何领域都有很大的影响。他是那种张爱玲说的“出名要趁早的类型”，先于霍金，他研究了引力理论中奇点问题，那时他才34岁。我们知道，爱因斯坦的时空观与万有引力紧密相关，在爱因斯坦看来，万有引力最恰当的解释不是传统的力，而是时间和空间的弯曲。当时空弯曲了，所有的物体走最短程的路径，这些短程路径看上去就像是引力作用在物体上所引起的。时空弯曲的最有名的例子是黑洞，在黑洞的周围存在一个曲面，在这个曲面之内，光线的最短程线不能到达黑洞的外部，这个特点就是黑洞这个名字的来源。

彭罗斯证明了，在大质量天体塌缩成黑洞的过程中，必然存在一个点，所有的塌缩物质在这个点之后不再存在路径。用几何的语言来说，这是几何上的奇点。而在普通的人看来，这是毁灭之点，因为越是靠近这个点，引力产生的拉扯力越大，最终归于毁灭。从物理学的角度来看，在这个点上，所有的物理学定律不再适用。霍金后来与彭罗斯一道将奇点的存在性证明推广到更加一般的情况，包括早期宇宙。

奇点的存在一直是物理学中的一个难题。好在我们这些在黑洞外部的人不必担心，因为我们看不到它们，它们总是被所谓的视界包围起来。视界很像我们在大海上看到的一个圆，也就是地平线，在这个圆之外我们什么也看不到。1969年，彭罗斯提出了著名的宇宙监督原理，该原理保证任何时空奇点都会被视界包围起来。直到今天，这个猜测还是引力理论中的一个难题。

彭罗斯贴砖

彭罗斯最为有名的发明也许是与娱乐数学有关的彭罗斯贴砖。我们知道，瓷砖都是长方形或正方形的，因为我们可以用这些砖将整个地面铺满。可以用于贴砖的还有正三角和正六边形，这些贴砖贴出的图案有一个共同的地方，就是不但具有一定的对称性（例如，用正三角贴出的图案有60度转动对称性），还有周期性。有些形状的砖是不能用来紧密地贴满地面的，例如正五边形。还可以用几种不同形状的贴砖贴满整个地面，我们将这样的一组几何形状称之为贴砖。有些特别的贴砖不仅可以用来贴满平面，贴出来的图案有很多种，而且不可能具有周期性，这类贴砖叫做非周期贴砖。在彭罗斯之前，通常的一组非周期贴砖含有很多不同的形状，即使在彭罗斯发现以他的名字命名的只有两个形状的贴砖的同一年（1974年），最好的非周期贴砖也含有六种不同的形状。

学术观点

彭罗斯写了具争议性的书籍，内容关于基本物理学与人类意识间的关联。在《皇帝新脑》(The Emperor's New Mind)(1989年)，他辩称说已知的物理学定理并不构成完整的体系；而人类意识是无法被解释的，需要一个新的物理理论(他称为正确量子引力理论(correct quantum gravity, CQG) )被发明出来才能达成。彭罗斯对于人类思考过程的观点并未被科学社群广泛接受。彭罗斯与司徒华·汉莫洛夫(Stuart Hameroff)建构了一项理论，其中人类意识是微管(microtubule)中量子引力效应的结果。但是Max Tegmark在《物理评论E》(Physical Review E)中撰文提出在微导管中神经元激发与释放讯号的时间尺度是以至少10,000,000,000倍的因子慢于量子脱散时间。

荣誉记录

2020年10月6日，因发现了宇宙中最奇特的现象黑洞获得2020年诺贝尔物理学奖。2008年，获得科普利奖章、科睿唯安引文桂冠奖。2006年，获狄拉克奖（来自新南威尔士大学）。2005年，罗杰·彭罗斯爵士获颁波兰华沙大学与比利时荷语天主教鲁汶大学两所大学的荣誉博士学位(Honoris Causa)。2004年，获得德摩根奖章。2000年，获得功绩勋章 （英国）。1988年，获得沃尔夫物理学奖（他与史蒂芬·霍金共同获奖）、狄拉克奖。1985年，被授予伦敦皇家学会皇家奖。1975年，获得爱丁顿奖章（他与史蒂芬·霍金共同获奖）。1972年，获选皇家学会会员。1971年，获丹尼·海涅曼数学物理奖。曾获得英国功劳勋章。

著作作品

罗杰·彭罗斯, Techniques of Differential Topology in Relativity, Society for Industrial & Applied Mathematics, 1972, ISBN 0898710057 (rare)罗杰·彭罗斯 and Wolfgang Rindler, Spinors and Space-Time: Volume 1, Two-Spinor Calculus and Relativistic Fields, Cambridge University Press, 1987 (reprint), ISBN 0521337070 (paperback)罗杰·彭罗斯 and Wolfgang Rindler, Spinors and Space-Time: Volume 2, Spinor and Twistor Methods in Space-Time Geometry, Cambridge University Press, 1988 (reprint), ISBN 0521347866 (paperback)罗杰·彭罗斯, The Emperor's New Mind: Concerning Computers, Minds, and The Laws of Physics, Oxford University Press, 1989, ISBN 0-14-014534-6 (paperback)罗杰·彭罗斯, Shadows of the Mind: A Search for the Missing Science of Consciousness, Oxford University Press, 1994, ISBN 0-19-853978-9 (hardback)史蒂芬·霍金 and 罗杰·彭罗斯, The Nature of Space and Time, Princeton University Press, 1996, ISBN 0691037914 (hardback), ISBN 0691050848 (paperback)罗杰·彭罗斯, The Large, the Small, and the Human Mind, (with Abner Shimony, Nancy Cartwright, and Stephen Hawking), Cambridge University Press, 1997, ISBN 0-521-56330-5 (hardback), ISBN 0-521-65538-2 (paperback), Canto edition: ISBN 0-521-78572-3罗杰·彭罗斯, The Road to Reality: A Complete Guide to the Laws of the Universe, Jonathan Cape, London, 2004, ISBN 0224044478 (hardcover), ISBN 0099440687 (paperback)

相关理论

彭罗斯不等式彭罗斯三角形彭罗斯阶梯彭罗斯图彭罗斯铺砖法威尔曲率假设

学术任职

牛津大学“Rouse Ball 讲席”荣休数学教授和牛津大学瓦德姆学院（Wadham College）荣休研究员。加州大学伯克利分校教授。

人物关系

罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）生于埃塞克斯（Essex）的科尔切斯特（Colchester），是玛格丽特（Leathes）与精神病学家和遗传学家莱昂内尔·彭罗斯（Lionel Penrose）的儿子。