Sir
Roger Penrose
,
cavaliere
e
OM
.
[1]
(
Colchester
,
8 agosto
1931
), e un
matematico
,
fisico
e
cosmologo
britannico
.
Fellow
della
Royal Society
, e noto per il suo lavoro nel campo della
fisica matematica
, in particolare per i suoi contributi alla
cosmologia
; si occupa inoltre di giochi matematici. Laureato all'
Universita di Cambridge
, e professore emerito all'Istituto di matematica dell'
Universita di Oxford
e nel 1988 ha ricevuto, assieme a
Stephen Hawking
, il
Premio Wolf
per la fisica. Nel 2020 gli viene assegnato il
Premio Nobel per la fisica
"per avere scoperto che la formazione dei
buchi neri
e una robusta previsione della
teoria generale della relativita
”.
Roger Penrose viene da una famiglia di scienziati e artisti; e figlio dello psichiatra e genetista
Lionel Penrose
, celebre per i suoi studi sul
ritardo mentale
, e suoi fratelli sono
Jonathan
,
grande maestro
di
scacchi
, e
Oliver
, anche lui matematico e fisico. Ha anche una sorella minore, Shirley Penrose Hodgson, che ha seguito le orme del padre, essendo genetista. Suo zio era invece il pittore
surrealista
Roland Penrose
(marito di
Valentine Penrose
e poi di
Lee Miller
), e suo nonno il ritrattista irlandese
James Doyle Penrose
.
[2]
Penrose fu allievo di
Dennis William Sciama
e, prima dei suoi studi sul
Big Bang
e la
singolarita gravitazionale
, sostenitore della
teoria dello stato stazionario
di
Fred Hoyle
. Si e sposato due volte, con Joan Isabel Wedge e Vanessa Thomas.
Il suo contributo piu importante probabilmente e l'invenzione (avvenuta nel 1971) della
rete di spin
, piu avanti confluita in molte promettenti geometrie dello
spaziotempo
per la
gravita quantistica
. Ha dato inoltre importanti contributi alla fisica matematica con la sua
teoria dei twistor
. Egli e inoltre autore del libro
La strada che porta alla realta
, che racchiude in 1200 pagine lo stato della
fisica teorica
moderna.
[2]
Penrose divenne famoso per l'invenzione avvenuta nel 1974 della
tassellatura di Penrose
, che e formata da due tasselli che possono ricoprire un piano solo aperiodicamente. Nel 1984, si sono ritrovati schemi simili nella disposizione degli
atomi
nei
quasicristalli
. Ha lavorato a lungo con il collega di Cambridge
Stephen Hawking
alle teorie sui
buchi neri
e la
singolarita gravitazionale
, sviluppando con lui l'
ipotesi di censura cosmica
.
[2]
Penrose e Vahe Gurzhadyan hanno elaborato una teoria denominata
cosmologia ciclica conforme
(CCC). Secondo Penrose, in una teoria esposta nel libro
Dal Big Bang all'eternita
, la
materia
e l'
energia
si dissolveranno anch'esse, i
buchi neri
assorbiranno il restante, evaporando poi tramite la
radiazione di Hawking
; solo i
fotoni
continueranno ad esistere, senza gravita. Alcuni scienziati, che accettano il modello, sostengono che il tempo si fermera e si annulleranno le dimensioni e le distanze.
[3]
Nel libro
Dal Big Bang all'eternita
, afferma che l'infinitamente piccolo allora equivarra all'infinitamente grande, e l'
universo apparentemente freddo
e morto (o un
universo disfatto
) potrebbe cosi dare origine, per effetto dell'annullamento delle leggi fisiche precedenti, ad un nuovo
Big Bang
(l'entropia sarebbe la stessa della nascita del primo universo), anche se diverso da quello della teoria del
Big Bounce
. L'attuale universo sarebbe uno degli infiniti "eoni" (ognuno della durata di 10
100
) che costituiscono un
eterno universo
.
≪La cosa difficile da capire sulla CCC e proprio questa: in ogni eone l'universo si espande “da zero a infinito”, ma l'infinito futuro di ogni eone coincide esattamente con il Big Bang dell'eone successivo. Questo processo anti-intuitivo e possibile grazie alla scomparsa della massa ? ovvero, delle masse a riposo delle particelle ? negli estremi iniziale e finale dei due eoni. Senza massa a riposo non e possibile nessuna misura del tempo, e pertanto nessuna misura dello spazio.≫
Penrose afferma che la prova sarebbe contenuta nella
radiazione cosmica di fondo
, nei segni circolari solitamente attribuiti a fluttuazioni quantistiche da molti fisici, che sarebbero residui di esplosioni di buchi neri supermassicci pre-Big Bang. Prima di questo Penrose credeva che il Big Bang fosse necessariamente unico, e che non bisognasse domandarsi cosa ci fosse prima di esso, ma poi la sua idea si e evoluta nell'attuale, a partire dai primi
anni duemila
.
[5]
[6]
Questo universo infinito e con infinite possibilita implica molte nuove ipotesi e speculazioni sul
principio antropico
forte e su teorie come la
civilta eterna di Dyson
o la
teoria del punto Omega
di
Frank Tipler
.
Nel 2015, Penrose ha proposto una soluzione al
paradosso di Fermi
(un famoso paradosso sulle civilta
extraterrestri
), basata sulla propria cosmologia.
[7]
Roger Penrose ha criticato l'attitudine di molti cosmologi verso la meccanica quantistica (pur ritenendola fondamentale), vissuta secondo lui come una "fede": in particolare, e un forte critico della diffusa teoria dell'
inflazione cosmica
(ricavata dai concetti di meccanica quantistica di
energia del vuoto
,
energia di punto zero
,
transizione di fase quantistica
e
fluttuazione quantistica
, secondo lui utilizzati a sproposito), definita da Penrose una "fantasia" e della
teoria delle stringhe
, descritta come un "fenomeno di moda".
[8]
Fashion, faith and fantasy in the new physics of the universe
e appunto il titolo di un saggio del 2016 fortemente critico contro la teoria delle stringhe, l'inflazione e l'applicazione della meccanica quantistica al macrocosmo.
Penrose ha scritto vari libri divulgativi. In
La mente nuova dell'imperatore
e
Ombre della mente
, dopo aver descritto lo
status
attuale della fisica, egli affronta i limiti teorici dell'
intelligenza artificiale
e sostiene che esistono delle differenze intrinseche e ineliminabili fra l'
intelligenza artificiale
e l'intelligenza dell'uomo. In questi libri, egli cerca di dimostrare questa affermazione, osservando che l'uomo puo compiere operazioni che non sono riconducibili alla
logica formale
, come sapere la verita di asserzioni non dimostrabili o risolvere il
problema della terminazione
.
[2]
Queste affermazioni furono fatte in origine dal filosofo
John Lucas
del
Merton College
dell'
Universita di Oxford
. Egli sostiene una forma di anti-
riduzionismo
in questo campo.
[2]
Penrose sostiene che la coscienza non possa essere frutto di una computazione. Egli, prendendo come spunto alcune scoperte di
Stuart Hameroff
, ha elaborato una teoria della consapevolezza umana secondo la quale la coscienza potrebbe essere il risultato di fenomeni quantistici ancora ignoti, tra cui la
sovrapposizione
e il
collasso della funzione d'onda
[9]
, che avrebbero luogo nei
microtubuli
dei
neuroni
e che rientrerebbero in una nuova teoria capace forse di unificare la
teoria della relativita
di
Einstein
con la
meccanica quantistica
(teoria della coscienza quantistica o "riduzione obiettiva orchestrata", abbreviata in
Orch-Or
, da
orchestred objective reduction
).
[10]
La teoria e stata ripresa da altri scienziati, ma e stata attaccata da un altro fisico,
Max Tegmark
, che in uno scritto pubblicato sulla rivista
Physical Review E
ha calcolato che la scala di tempo di attivazione ed eccitazione di un
neurone
nei microtubuli e piu lento del tempo di
decoerenza
per un fattore di almeno 10.000.000.000. Nel gennaio 2014 Penrose e Hameroff hanno annunciato la scoperta, ad opera di Anirban Bandyopadhyay del National Institute for Materials Science del
Giappone
, della presenza di reazioni quantistiche nei microtubuli.
[11]
[12]
Uno studio, con
revisione paritaria
, dell'ipotesi e stato pubblicato nel marzo 2014 da Penrose e Hameroff.
[13]
[14]
Tuttavia nel 2022 un gruppo di fisici ha replicato a tale articolo conducendo un esperimento nel quale si conclude l'implausibilita del meccanismo quantistico alla base della teoria
[15]
.
Roger Penrose e
agnostico
e non ha mai nutrito sentimenti religiosi
[16]
[17]
Alcune sue concezioni fisiche richiamano alcuni celebri modelli della filosofia naturale del passato, nonche a varie reminiscenze artistiche come i dipinti dell'amico di famiglia
Maurits Cornelis Escher
.
[18]
Penrose e Hameroff si propongono, con questa teoria di coscienza quantica, di spiegare anche le cosiddette
esperienze ai confini della morte
, senza negare o sminuire tali fatti, e contemporaneamente non abbandonare la
razionalita
scientifica.
[19]
Per quanto riguarda la concezione della matematica, alcuni, tra cui l'amico
Stephen Hawking
, hanno definito Penrose come "un
platonico
".
In relativita generale, e noto per i suoi lavori sui
buchi neri
e le
singolarita
e problemi con la
meccanica quantistica
(con
Stephen Hawking
), ad esempio i cosiddetti teoremi di Penrose-Hawking. Ha inoltre introdotto il
diagramma di Penrose
e proposto il modello della
cosmologia ciclica conforme
con Vahe Gurzadyan. Per risolvere il problema della
gravita quantistica
, ha sviluppato la
teoria dei twistor
. Ha inoltre contribuito alla teoria del
reticolo di spin
.
In matematica, ha introdotto i concetti del
triangolo di Penrose
e della
scala di Penrose
(con il padre Lionel), ha scoperto la
tassellatura di Penrose
e ha risolto per la prima volta il
problema dell'illuminazione
.
Nelle
neuroscienze
ha ideato il concetto di "coscienza quantica" e con
Stuart Hameroff
ha sviluppato il modello
Orch-Or
.
- La mente nuova dell'imperatore
(
The Emperor's New Mind: Concerning Computers, Minds, and The Laws of Physics
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Rizzoli
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- Ombre della mente
(
Shadows of the Mind: A Search for the Missing Science of Consciousness
), Rizzoli, Milano 1996
- Il grande, il piccolo e la mente umana
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The Large, the Small, and the Human Mind
, in collaborazione con Abner Shimony, Nancy Cartwright e Stephen Hawking), Raffaello Cortina, Milano, 1998
- La natura dello spazio e del tempo
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The Nature of Space and Time
, in collaborazione con Stephen Hawking), Rizzoli, Milano 2002
- La strada che porta alla realta
(
The Road to Reality: A Complete Guide to the Laws of the Universe
), Rizzoli, Milano, 2005
- Dal Big Bang all'eternita. I cicli temporali che danno forma all'universo
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- Numeri, teoremi & minotauri. Perche la nuova scienza non e affatto scientifica
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