罗杰·彭罗斯：宇宙的几何师与思想的探险家

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罗杰·彭罗斯：宇宙的几何师与思想的探险家

原创  冯普  书海星航  2025 年 09 月 15 日 21:55  美国

在 2025 年 9 月，当全球目光聚焦于中东的人道主义危机时，一位 93 岁高龄的英国科学家再次站了出来。作为 4000 多名科学家和诺贝尔奖得主联署呼吁以色列结束加沙“人为制造的人道危机”的发起人之一，罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）不仅以其在黑洞和宇宙学领域的开创性贡献闻名，还展现出对人类福祉的深切关怀。 这不是他第一次将科学与人文交织——早在几十年前，他就用数学的笔触描绘出不可能的几何形状，启发艺术家探索现实的边界。今天，让我们走进这位“数学奇才”的世界，感受他如何用严谨的逻辑和无限的想象力，重新定义我们对宇宙、意识和生命的理解。

早年时光：家族的科学基因与战时的漂泊

罗杰·彭罗斯于 1931 年 8 月 8 日出生在英国埃塞克斯郡的科尔切斯特，一个充满学术氛围的家庭。他的父亲莱昂内尔·彭罗斯是一位著名的精神病学家和遗传学家，母亲玛格丽特·利思则是一位医生。家族中不乏艺术与科学的交融：叔叔罗兰·彭罗斯是知名艺术家，兄弟奥利弗是物理学家，乔纳森是国际象棋大师，而妹妹雪莉则成为遗传学家。这种环境从小就培养了彭罗斯对数学和谜题的热爱。

二战期间，彭罗斯一家移居加拿大，他的父亲在安大略医院工作。这段经历让他接触到多元文化，也激发了他对几何学的兴趣。战后，他返回英国，就读于伦敦大学学院，1952 年以一等荣誉学位获得数学学士。随后，他在剑桥大学圣约翰学院攻读博士，1957 年以“代数几何中的张量方法”为题获得学位。读博期间，他与父亲合作发明了著名的“彭罗斯三角”——一个视觉错觉的“不可能物体”，它后来启发了荷兰艺术家 M. C. 埃舍尔创作出《瀑布》和《上升与下降》等经典作品。这不仅仅是数学游戏，更是彭罗斯早期展示的“有趣”一面：他总能将抽象概念转化为让人惊叹的视觉谜题，证明科学并非枯燥的公式堆砌，而是充满惊喜的冒险。

职业生涯：从纯数学到宇宙学的华丽转身

彭罗斯的学术生涯起步于 1950 年代末，他曾在普林斯顿、锡拉丘兹和伦敦大学担任研究员。但 1964 年，一个转折点到来：在伦敦伯克贝克学院，他受宇宙学家丹尼斯·夏马影响，从纯数学转向广义相对论和天体物理。这一转变让他成为“时空分析”的革命者。1965 年，他发表论文《引力坍缩与时空奇点》，证明了坍缩恒星必然形成奇点，从而奠定黑洞理论的基础。这项工作与斯蒂芬·霍金合作，衍生出著名的彭罗斯-霍金奇点定理，两人因此共享 1988 年沃尔夫物理学奖。

彭罗斯的贡献如几何图案般精妙：他发明了“彭罗斯图”，一种可视化时空的工具，帮助物理学家理解黑洞和宇宙膨胀；1974 年，他提出“彭罗斯镶嵌”，一种非周期性平铺模式，后来被证明与准晶体相关，影响了材料科学；1967 年，他创立“扭子理论”，试图统一量子力学和广义相对论。更令人着迷的是他的“共形循环宇宙学”（CCC），在 2010 年著作《时间循环》中阐述：宇宙不是一次大爆炸的终点，而是无限循环的序列，每个周期的结束是下一个的开始。他甚至从宇宙微波背景辐射数据中寻找证据，挑战传统大爆炸模型。

2020 年，彭罗斯因“发现黑洞形成是广义相对论的稳健预测”而获得诺贝尔物理学奖，与莱因哈德·根策尔和安德里亚·盖兹共享。 这不仅仅是学术认可，更是对他半个世纪探索的致敬。到 2025 年，他仍是牛津大学数学系荣休教授，继续参与讲座，如 10 月与詹娜·莱文讨论黑洞本质。

思想的边界：意识、量子与哲学的交汇

彭罗斯不满足于物理学，他大胆跨入意识领域。1989 年，他的畅销书《皇帝的新脑》论证：人类智能无法被计算机算法完全模拟，因为它涉及量子过程和哥德尔不完备定理。这本书赢得皇家学会科学图书奖，也引发争议——他认为，人工智能虽强大，但缺少“非计算性”的洞察力。

与麻醉学家斯图尔特·哈默罗夫合作，他提出“协调客观还原”（Orch-OR）理论：意识源于大脑微管中的量子坍缩。这种观点融合了量子力学、神经科学和哲学，挑战了主流的“计算主义”大脑模型。2025 年，他仍在 YouTube 等平台讨论“为什么智能不是计算过程”，并审视量子世界的现实性。 这些想法不只学术，还带点科幻趣味：想象一下，你的思维如黑洞般神秘，量子波动决定灵光一闪！

彭罗斯的立体形象还体现在人文关怀上。除了 2025 年加沙呼吁，他长期倡导科学伦理，强调知识应服务人类而非破坏。 他的个人生活也丰富：两次婚姻，四个儿子，与第二任妻子瓦妮莎·托马斯共享数学热情。她是学校数学主任，两人常在家中讨论谜题。

遗产与影响：启发未来的探险家

彭罗斯的影响超越学术：他的工作推动了量子引力研究，启发弦理论和循环量子引力；他的书籍如《心灵的阴影》（Shadows of the Mind）被 2025 年量子前沿博客讨论。 他证明科学可以有趣——用不可能三角嘲弄感知，用循环宇宙质疑永恒。更重要的是，他提醒我们：科学不是孤立的象牙塔，而是与人文交织的旅程。在一个 AI 主导的时代，他的观点尤为宝贵：人类智慧的独特之处在于那份不可计算的“好奇心”。

作为“书海星航”的读者，如果你被彭罗斯的宇宙迷住，不妨深入他的世界。

延伸阅读书目

● 《皇帝的新脑：计算机、心灵与物理定律》（The Emperor's New Mind: Concerning Computers, Minds, and the Laws of Physics，1989）——探讨意识与计算的经典之作。

● 《时间循环：从大爆炸到黑洞的宇宙新视野》（Cycles of Time: An Extraordinary New View of the Universe，2010）——详解他的共形循环宇宙学理论。

● 《现实之路：宇宙法则的完全指南》（The Road to Reality: A Complete Guide to the Laws of the Universe，2004）——一部数学物理学的百科全书式著作，适合进阶读者。

● 《心灵的阴影：对意识的量子探索》（Shadows of the Mind: A Search for the Missing Science of Consciousness，1994）——扩展 Orch-OR 理论的续作。



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