Roger Penrose

Sir Roger Penrose OM (* 8. August 1931 in Colchester, Essex) ist ein englischer Mathematiker und theoretischer Physiker, dessen Arbeiten auf den Gebieten der mathematischen Physik und der Kosmologie hoch geachtet sind. Er hat sich auch in zahlreichen populär-wissenschaftlichen Büchern zu Themen der Philosophie geäußert.

Leben

Roger Penrose ist der Sohn des medizinischen Genetikers Lionel Penrose (Begründer des Colchester Surveys zur Aufdeckung genetischer bzw. Umwelt-Ursachen von geistigen Erkrankungen) und von Margaret Leathes, einer Ärztin. Er ist Bruder des Physikers Oliver Penrose und des zehnfachen (1958-1969) britischen Schachmeisters und Psychologen Jonathan Penrose. Sein Vater wanderte 1939 nach London in Ontario, Kanada, aus (er war dort Direktor der psychiatrischen Klinik am Hospital), wo Penrose die Schule besuchte. 1945 kehrte die Familie nach England zurück, und Penrose besuchte das University College in London, wo sein Vater Professor für Genetik war. Nach dem Diplom wechselte er an die Cambridge University, um in algebraischer Geometrie bei William Vallance Douglas Hodge zu arbeiten, wechselte dann aber zu John Todd, bei dem er 1957 promovierte. Daneben hörte er aber auch schon Physik-Kurse bei Paul Dirac und Hermann Bondi und wurde außerdem stark durch den Kosmologen Dennis Sciama beeinflußt. 1956/7 war er Assistenzprofessor am Bedford College, wechselte danach aber als Research Fellow an das St. John's College in Cambridge. 1959-1961 war er in den USA an der Princeton University und an der Syracuse University, danach 1961-1963 am King's College in Cambridge und 1963/4 als Gastprofessor an der University of Texas at Austin. 1964 wurde er Dozent am Birkbeck College in London und 1966 dort Professor für angewandte Mathematik.

1973 wurde er Rouse Ball Professor an der Oxford University. 1998 emeritierte er und wurde Geometrie-Professor am Gresham College in London.

2000 wurde er mit der Karl-Schwarzschild-Medaille der Astronomischen Gesellschaft ausgezeichnet. 1971 erhielt er den Dannie-Heineman-Preis. Er erhielt die Dirac-Medaille, den Wolf-Preis für Physik und den Albert Einstein-Preis. 1972 wurde er Fellow der Royal Society. 1998 wurde er Mitglied der National Academy of Sciences der USA.

Öffentlichkeit

In der Öffentlichkeit ist Penrose durch seine populär-wissenschaftlichen Arbeiten bekannt: In mehreren Büchern (Computerdenken, Schatten des Geistes, Das Große, das Kleine und der menschliche Geist) setzt er sich mathematisch-physikalisch mit Problemen des Bewusstseins und der künstlichen Intelligenz auseinander.

Wie auch Stuart Hameroff auf der Suche nach „einer physikalischen Heimat für Bewusstsein“ schlägt er ein – kontrovers diskutiertes – Modell vor, nach dem dieses im wesentlichen auf nichtrechnerischen, derzeit im einzelnen noch unbekannten quantenmechanischen Effekten wie EPR-Phänomenen, Quantenverschränkung oder Quanten-Nichtlokalität und Quantenkohärenz beruht, die er in den Mikrotubuli des Zellskelletts und der Schnittstelle mit dem Neuron lokalisiert.

Nach dieser spekulativen Theorie führen subtile physikalische Prozesse auf Nanometerskala (10^-9 m) im Grenzgebiet zwischen klassischer Physik und Quantenmechanik in einem hochentwickelten Nervensystem zu dem, was wir „Geist“ und „Bewusstsein“ nennen.

Penrose fordert die Entwicklung einer Theorie der Quantengravitation unter Berücksichtigung einer gewissen Nichtberechenbarkeit in der Welt der Quantenphänomene bzw. deren Deutungen und der Integration der Prinzipien der allgemeinen Relativitätstheorie Einsteins. Diese neue Physik nennt er OR-Physik.

Leistungen

Physik

Seine wichtigste Entdeckung sind wohl die so genannten Spin-Netzwerke, aus denen später die Theorie der Loop-Quantengravitation und die Twistor-Theorie entwickelt wurde. Eine weitere grundlegende Erkenntnis in der Kosmologie geht auf ihn und Stephen Hawking zurück: der Satz von Hawking-Penrose, nach dem es keine Lösungen der Einsteinschen Feldgleichungen ohne Singularitäten (z. B. Urknall oder Schwarze Löcher) gibt. Schließlich machte Penrose 1979 mit der Weylkrümmungshypothese auch einen Vorschlag, wie der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik in der Kosmologie verwurzelt sein könnte, und wie somit einerseits der kosmologische Zeitpfeil, andererseits die beeindruckende beobachtete räumliche Homogenität und Isotropie des Universums erklärt werden könnte.

Mathematik

Umsetzung der 5-fachen symmetrischen Kachelstruktur von Roger Penrose

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Penta Plexity

Penrose entdeckte 1974 mehrere zueinander verwandte kleine aperiodische Mengen von Kacheln, insbesondere auch mehrere aperiodische Paare. Mit diesen Kacheln (genauer: mit zu ihnen kongruenten Kopien) kann die Ebene parkettiert werden, aber keine dieser Parkettierungen ist periodisch. Sie besitzen aber stets eine gewisse Ordnung und sind fünfzählig (dreh-)symmetrisch. Sie werden daher quasiperiodisch genannt. Diese Penrose-Parkettierungen sind aus einer hierarchisch strukturierten Packung regelmäßiger Fünfecke (s. u.) abgeleitet. 1984 wurden ähnliche Strukturen bei Quasikristallen gefunden.

Roger Penrose hat unter anderem das Penrose-Dreieck, ein Dreieck mit drei aufeinander stehenden rechten Winkeln, erfunden. Die Konstruktion, die in der Realität nicht möglich ist, hat den niederländischen Grafiker M. C. Escher zu den Bildern Wasserfall und Belvedere animiert.

Siehe auch: Die dritte Kultur

1955 entdeckte er noch als Student die Penrose-Inversen von Matrizen.

Bücher (Auswahl)

• Computerdenken. Des Kaisers neue Kleider oder Die Debatte um Künstliche Intelligenz, Bewusstsein und die Gesetze der Natur (Übersetzung der englischen Originalausgabe The Emperor's New Mind ISBN 0-1401-4534-6) mit einem Vorwort von Martin Gardner und einem Vorwort zur deutschen Ausgabe von Dieter Wandschneider. Heidelberg 1991, ISBN 3-8274-1332-X
• Schatten des Geistes. Wege zu einer neuen Physik des Bewusstseins (Übersetzung der englischen Originalausgabe Shadows of the Mind ISBN 0-0995-8211-2). Heidelberg 1995, ISBN 3-8602-5260-7
• Das Große, das Kleine und der menschliche Geist (Originaltitel: The Large, the Small and the Human Mind ISBN 0-5217-8572-3). Cambridge 1997, ISBN 3-8274-1331-1
• Quantum computation, entanglement and state reduction. In: Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series A, 356, pp. 1927-1939, Great Britain 1998
• The Road to Reality. A Complete Guide to the Laws of the Universe. Jonathan Cape, London 2004, ISBN 0-224-04447-8
• Penrose, R. and Rindler W. Spinors and space-time. Volume 1: Two-Spinor Calculus and Relativistic Fields, Cambridge Monographs on Mathematical Physics, Cambridge University Press, ISBN 0-521-33707-0
• Penrose, R. and Rindler W. Spinors and space-time. Volume 2: Spinor and Twistor Methods in Space Time Gemoetry', Cambridge Monographs on Mathematical Physics, Cambridge University Press, ISBN 0-521-34786-6

Weblinks

• Vorlage:PND
• Biographie McTutor, englisch
• Telepolis: Kritik des Penrose- Hameroff-Modells
• Penrose tiling
• Science and the Mind Audio-Vortrag von Roger Penrose zum Orch OR Modell des Bewusstseins (englisch)