Αν δυσκολευόσασταν ποτέ με τα μαθηματικά στο σχολείο, δεν είστε ο μόνος, έχετε καλή παρέα. Ο Sir Roger Penrose, ο οποίος κέρδισε το βραβείο Νόμπελ 2020 για τη φυσική, είχε το ίδιο πρόβλημα στην τάξη.
Ο Ρότζερ Πενρόουζ στην Οξφόρδη το 1980
«Ήμουν πάντα πολύ αργός. Ήμουν καλός στα μαθηματικά, ναι, αλλά δεν έκανα απαραίτητα πολύ καλά τις εξετάσεις μου », υπενθύμισε ο βραβευμένος φυσικός.
«Αλλά ο δάσκαλος συνειδητοποίησε ότι αν μου έδινε αρκετό χρόνο, θα το έκανα καλά. Βασικά έπρεπε να κάνω τα πάντα, επεξεργάζοντάς τα από τις πρώτες αρχές. ”
Όποιος και να ήταν αυτός ο δάσκαλος – και τα μαθήματα που έκανε ήταν στον Καναδά κατά τα χρόνια του πολέμου – έχουμε λόγο να τον ευχαριστήσουμε για την υπομονή του με τον νεαρό μαθητή.
Ο Sir Roger θα γινόταν αστέρι στα μαθηματικά, πρώτα στο Πανεπιστημιακό Κολλέγιο του Λονδίνου και στη συνέχεια στο Πανεπιστήμιο του Cambridge, όπου ακολούθησε το διδακτορικό του.
Ο Roger Penrose ενδιαφερόταν για την τοπολογία – τα μαθηματικά που περιγράφουν επιφάνειες και σχήματα. Και ήταν αυτός ο κλάδος των μαθηματικών που θα τον βοηθούσε να αντιμετωπίσει το πρόβλημα των μαύρων οπών – εκείνες τις εξαιρετικές περιοχές του χώρου όπου η ύλη έχει καταρρεύσει από μόνη της και όπου η βαρύτητα είναι τόσο ισχυρή που τίποτα, ούτε καν το φως, δεν μπορεί να ξεφύγει.
Θεωρούμε δεδομένη σήμερα τη δυνατότητα των τηλεσκοπίων να απεικονίζουν μαύρες τρύπες, ή τουλάχιστον την άμεση γειτονιά τους. Αφήστε που τα συμβολόμετρα λέιζερ σαν το LIGO “ακούνε” ένα ζευγάρι μαύρων οπών που συγκρούστηκαν μεταξύ τους και συγχωνεύονται. Και, όμως, πριν μόλις μερικές δεκαετίες, η συζήτηση γύρω από το αν οι μαύρες τρύπες είναι πραγματικές ήταν για τα καλά ζωηρή.
Αυτό ήταν το περιβάλλον τότε όταν ο Sir Roger άρχισε να εφαρμόζει μερικές από τις αρχές όπου εκπαιδεύτηκε στην τοπολογία – μια μαθηματική ιδέα που περιγράφει τις ιδιότητες των γεωμετρικών αντικειμένων καθώς είναι στριμμένα ή τεντωμένα – πάνω στις μαύρες τρύπες. Πριν από το σεμινάριο του 1965, τα μοντέλα μπορούσαν να περιγράψουν πώς αυτά τα αντικείμενα μπορούν να σχηματιστούν, αλλά συχνά απορρίφθηκαν ως εξιδανικευμένες καταστάσεις που θα ήταν απίθανο να συμβούν στον «πραγματικό κόσμο».
Η ιδέα του Roger Penrose ήταν να χρησιμοποιήσει νέες προσεγγίσεις – συμπεριλαμβανομένων αυτών των τοπολογικών εργαλείων – για να δείξει ότι η ύλη θα κατέρρεε αναπόφευκτα σε μια ιδιομορφία ή μοναδικότητα, δηλαδή σε μια υπερ-πυκνή κατάσταση, που αν οι αστρονόμοι έβγαιναν έξω και κοίταζαν στα σωστά μέρη, θα έβρισκαν στοιχεία που κρύβονται αυτές. Από τα απομεινάρια των άστρων που έχουν εκραγεί ως τα τεράστια κέντρα που κρύβονται στους πυρήνες των περισσότερων γαλαξιών
«Ενώ η γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν προβλέπει την ύπαρξη μαύρων οπών, ο Αϊνστάιν δεν πίστευε ότι υπήρχε πραγματικά», δήλωσε ο καθηγητής Jim Al-Khalili, ο οποίος πήρε συνέντευξη από τον Sir Roger για το πρόγραμμα The Life Scientific του BBC το 2016. Πρώτα αποδείξαμε μαθηματικά, το 1965, ότι είναι μια φυσική συνέπεια της θεωρίας της σχετικότητας και όχι μόνο της επιστημονικής φαντασίας. ”
Το βραβείο Νόμπελ Φυσικής είναι το κορυφαίο επίτευγμα για τον Sir Roger που έχει ήδη κερδίσει πολλά βραβεία.
Μπορεί να είναι 89 ετών, αλλά συνεχίζει να εκτοξεύει ιδέες σε ένα ευρύ φάσμα θεμάτων – συμπεριλαμβανομένων σε νέους τομείς όπως η εφαρμογή της κβαντικής θεωρίας στη βιολογία. Πράγματι, μερικές από αυτές τις σκέψεις, όπως στην προέλευση της συνείδησης, έχουν δημιουργήσει αρκετές αντιπαραθέσεις.
Τι είναι μια μαύρη τρύπα;
- Μια μαύρη τρύπα είναι μια περιοχή του χώρου όπου η ύλη έχει καταρρεύσει από μόνη της
- Η βαρυτική έλξη είναι τόσο δυνατή που τίποτα, ούτε καν φως, δεν μπορεί να ξεφύγει
- Οι μαύρες τρύπες θα προκύψουν από την εκρηκτική κατάρρευση ορισμένων μεγάλων αστεριών
- Αλλά μερικές είναι πραγματικά τεράστιες, δισεκατομμύρια φορές τη μάζα του Ήλιου μας
- Το πώς σχηματίζονται αυτά τα τέρατα – που βρίσκονται σε κέντρα γαλαξιών – είναι άγνωστο
- Οι μαύρες τρύπες ανιχνεύονται από τον τρόπο που επηρεάζουν το περιβάλλον τους
- Παράγουν παρατηρήσιμα βαρυτικά κύματα καθώς περιστρέφονται η μία γύρω από την άλλη.
