数学、生物、化学...获得物理诺奖的霍金老友,(2)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】1959年彭罗斯前往普林斯顿大学,与著名的物理学家、\"黑洞\"一词的提出者约翰·惠勒合作。彭罗斯的研究展示了:形成黑洞的条件,在宇宙中并没有之前
1959年彭罗斯前往普林斯顿大学,与著名的物理学家、\"黑洞\"一词的提出者约翰·惠勒合作。彭罗斯的研究展示了:形成黑洞的条件,在宇宙中并没有之前想象的那么罕见。
1965年 1 月,也就是爱因斯坦去世10年后,彭罗斯证明了黑洞确实可以形成,并对黑洞进行了详细描述。自爱因斯坦以后,彭罗斯的开创性论文被认为是对广义相对论最重要的贡献。
在剑桥大学的霍金看到了彭罗斯的研究后,与他开展合作。
△电影《万物理论》剧照。剧中虚构了\"霍金在剑桥大学听彭罗斯讲座\"的剧情(图片来源于网络)
有一次,物理学家弗雷德·霍伊尔在皇家学会进行讲座时,已经需要拐杖的霍金从观众席站起来,直白地指出了霍伊尔的一个错误;而同样发现异常的彭罗斯则是离开讲座检查结果。这两个人有着不同的性格,但共同的学术兴趣让他们走到了一起。
70年代,他们意识到,\"宇宙大爆炸其实可以看作恒星坍塌为奇点的反向过程。\"这一理论将不受欢迎的黑洞概念,和宇宙学理论联系在了一起。他们的成果,就是著名的\"彭罗斯-霍金奇点定理\"。因为这一成果,他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。
△彭罗斯与生前的霍金合影(来源于网络)
在获得沃尔夫奖的同年,霍金的科普巨著《时间简史》发表,并畅销全世界。上海交通大学物理与天文学院教授张鹏杰在接受文汇报记者采访时评价,\"虽然霍金的公众影响力比他大,但是在业界公认彭罗斯的贡献在霍金之上。\"
但是黑洞的概念,和物理学中另外一个基础理论量子力学有所矛盾。量子力学认为,宇宙存在最小的单元,不能被无限分割,因此奇点这种\"体积无限小\"的概念是不成立的。因此,黑洞成了20世纪两大物理理论的交锋之处。
从上世纪60年代开始,彭罗斯还发明了\"扭量理论\",试图连接量子力学和相对论。
△上世纪60年代的彭罗斯,黑板上图形即\"扭量\"(图片来源:)
想要实现这一目标的还有\"弦论\",但彭罗斯不太支持。他认为,量子力学和相对论都十分优雅,他\"难以想象\"其中任何一个不成立。爱因斯坦展示过类似的\"脑回路\":曾有记者问他,假如引力透镜实验与相对论矛盾,他会如何评价?爱因斯坦回答,他会为实验者感到惋惜,因为他的理论是对的。
在神经科学领域发表惊人理论彭罗斯对于量子叠加态的思索,让他提出了一个惊人的理论,即\"生物的意识可能源于量子效应\"。在出版于1989年的著作《皇帝的新脑》中,彭罗斯和一位麻醉学家提出,大脑中一种称为微管的蛋白纤维,可能是携带量子振动叠加态的载体。
不过,这一理论的细节模糊,在生物学上也难以让人信服。这本书的作者如果换了别人,也许很快会被认为是脑子不正常。
彭罗斯如今承认他的想法有点疯狂,但毕竟不是没有根据的猜测。彭罗斯认为自己有这些想法,源自他对宇宙形状和规律的直觉,以及对职业安全感和科学奖项的不甚关心。这位来自爱因斯坦时代的老数学家,常常提出让年轻学者大开眼界的理论,但彭罗斯认为自己\"更倾向于接受传统智慧\",不太认同别人给他贴上\"特立独行\"的标签。
彭罗斯的科学之路,不仅能带我们回顾上个世纪的科学黄金时代,回顾黑洞理论从暗处现身的过程,他对于今天的科学家们也是一个活生生的见证:任性的科学家也可以成功。
△彭罗斯就职的牛津大学数学院,铺设了他在上世纪70年代提出的\"彭罗斯密铺\"图案——看似有规律,实际上从不重复(来源于网络)
参考资料
[1] afr.com/technology/roger-penrose-maths-genius-his-ideas-almost-too-outthere-for-some-scientists--gugubu
[2] /issue/47/consciousness/roger-penrose-on-why-consciousness-does-not-compute
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文章来源:《生物数学学报》 网址: http://www.swsxxb.cn/zonghexinwen/2020/1111/369.html
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