NOBELOVU nagradu za fiziku ove godine podijelili su Roger Penrose, Reinhard Genzel i Andrea Ghez.

Göran K. Hansson, tajnik Kraljevske švedske akademije znanosti, na svečanosti u utorak u Stockholmu rekao je pomalo poetski da je nagrada ove godine dodijeljena za "najmračnije tajne svemira".

Fizičari koji su je podijelili uglavnom nisu poznati široj javnosti, osobito izvan svojih domovina, mada su to zaslužili biti. Genzel i Ghez zaslužni su jer su otkrili supermasivnu crnu rupu u središtu Mliječnog puta, dok je Penrose dobio Nobela zato što je, zajedno sa slavnim Stephenom Hawkingom, pokazao da crne rupe moraju biti fizička stvarnost, a ne samo matematički ishod Einsteinove opće teorije relativnosti.

>>Troje znanstvenika za otkrića o crnim rupama dobili Nobela za fiziku

Doprinos mnogo veći od fizike crnih rupa

No doprinos znanosti 89-godišnjeg Penrosea ide mnogo dalje od crnih rupa. U tom smislu moglo bi se reći da je u njegovom slučaju Nobel došao također kao svojevrsno priznanje za njegovo životno djelo.

Naime, kao fizičar i matematičar on je razvio brojne matematičke alate koji su omogućili duboko razumijevanje Einsteinove teorije relativnosti. Također je razvio alate koje su kasnije koristili Hawking i brojni drugi znanstvenici, od kojih su neki, uz pomoć njih, dobili Nobelove nagrade.

Fizičar Davor Horvatić s PMF-a u Zagrebu kaže da je Penrose genijalac koji već desetljećima daje duboko razumijevanje fizike kroz složene matematičke teorije.

"Bez njegovih matematičkih alata gravitacijska fizika teško bi napredovala", kaže Horvatić.

"Einstein je za svoju teoriju relativnosti koristio Riemannovu matematiku. No, Penrose ne samo da je razumio fiziku, već je sam kreirao nove matematičke alate koji ranije nisu postojali, a koji su bili ključni za razumijevanje brojnih koncepata u fizici. Penrose je jedan od najfascinantnijih znanstvenika 20. stoljeća. Nobelova nagrada se ne dodjeljuje za matematiku, međutim, u ovom slučaju ona je zapravo dodijeljena matematičaru u srcu. Njega prije svega trebamo smatrati izuzetnim matematičarom, odnosno matematičkim fizičarom koji nam je dao jako važne matematičke alate za razumijevanje Einsteinove teorije relativnosti. Njegovo ime nerazdjeljivo je i od rada Stephena Hawkinga. Zapravo bi se moglo reći da je on bio Hawkingov stariji mentor. Naime, dobar dio matematičkih alata koje je iz svoje genijalnosti razvio Penrose omogućio je Hawkingu da napravi sve svoje konstrukte vezane uz crne rupe", tumači naš fizičar.

Utjecaj umjetnosti na Penroseovu matematiku

Zanimljiv je i razvoj Penrosea kroz život. On potječe iz obitelji akademika i umjetnika. Kada se pogledaju njegovi djedovi i bake i njegova šira obitelj, vidi se da dolazi iz obitelji u kojoj su se razmjenjivale ideje iz različitih područja - umjetnici su imali važnu ulogu u njegovoj obitelji. Tako je, primjerice, Penrose bio oduševljen grafikama s nemogućim arhitekturama slavnog nizozemskog umjetnika Mauritsa Cornelisa Eschera, a umjetnik je bio oduševljen fizičarovim geometrijskim radovima.

"Primjerice, jedno od remek-djela Eschera, nazvano 'Silaženje, uspinjanje' (slika dolje), nadahnuto je Penroseovim nemogućim stepenicama odnosno trokutom (slika gore)", ističe Horvatić.

Čudo od djeteta

Mnogi njegovi kolege smatrali su ga jednim od najvećih genija 20. stoljeća i čudom od djeteta.

Horvatić ističe da je Penrose još kao student predstavio neke zanimljive teoreme u algebri.

"Njegov prvi veliki potez koji je izveo na sceni teorijske fizike bio je razvoj matematičkog alata koji je omogućio generalnije rješavanje problema Opće teorije relativnosti. Do tada su se postojećom matematikom mogli rješavati samo problemi koji su bili jednostavni i simetrični. No Penroseov genijalni pristup omogućio je vrlo duboko razumijevanje Einsteinove teorije. Osim toga uveo je i slutnju kozmičke cenzure. Naime, kad god se u svemiru pojavi nešto što bismo nazvali singularitetom, odnosno točka u kojoj je prostor-vrijeme beskonačno zakrivljeno, a svemir ne trpi beskonačnosti, Penrose je pokazao da će svemir takve pojave okružiti tzv. horizontima, kojima će ih učiniti nedostupnima", govori nam Horvatić.

"Teorijski fizičar John Archibald Wheeler kasnije je takve formacije nazvao crnim rupama, a područja oko njih postala su poznata kao horizonti događaja. Dugo se vodila rasprava mogu li singulariteti kakve je predviđala teorija relativnosti uistinu postojati u svemiru koji ne trpi singularitete, odnosno beskonačnosti. Penrose je pokazao da će takav konstrukt, ako se pojavi, svemir izolirati horizontima događaja", kaže naš sugovornik.

"Također je predstavio nešto što se naziva Penroseov proces, a što pokazuje na koji način se iz rotirajućih crnih rupa može izvući energija. To je zanimljivo jer iz toga proizlazi da, ako želimo preživjeti kao civilizacija, ne trebamo nužno zvijezde kao izvor energije nego možemo materiju izbacivati prema rotirajućoj crnoj rupi na specifičan način kako bismo izvukli energiju iz nje", kaže Horvatić.

Kao dijete bio je dobar, ali spor u matematici

No zanimljivo je da je Penrose, prema vlastitim izjavama, u školi bio spor u matematici.

"Uvijek sam bio vrlo spor. Bio sam dobar u matematici, da, ali nisam nužno dobro prolazio na testovima", prisjetio se laureat, a prenio BBC.

"No učitelj je shvatio da bih, ako bi mi dao dovoljno vremena, bio dobar. U osnovi sam sve morao učiniti radeći to od prvih principa", pojasnio je.

Tko god bio taj učitelj - a predavanja su bila u Kanadi tijekom ratnih godina - imamo razloga zahvaliti mu na strpljenju s mladim učenikom, zaključuje BBC-jev novinar.

Sir Roger će kasnije postati matematičarska zvijezda, prvo na University Collegeu London, a zatim i na Cambridge Universityju, gdje je radio na doktoratu.

Penroseovo popločavanje

Penrose je također autor vrlo zanimljivog koncepta u matematici koji je postao poznat kao Penroseovo popločavanje (slika dolje).

"To je asimetrično popločavanje u kojem se beskonačna dvodimenzionalna površina može popločati Penroseovim pločicama, a da se uzorak pločica nikada ne ponovi. To je bilo jedno od velikih otkrića u matematici", tumači Horvatić.

Zagovornik vječnog, cikličkog svemira

Kasnije u životu, zahvaljujući dubokom razumijevanju geometrije prostor-vremena, Penrose je predstavio hipotezu tzv. cikličke kozmologije. Prema njoj svemir nikada nije nastao i nikada neće nestati. Ono što doživljavamo kao početak u velikom prasku i kraj u velikom rastrgavanju, zapravo su kraj jednog i početak novog svemira. Britanski je fizičar pokazao da veliki prasak može krenuti iz stanja velike rastrganosti u kojoj bi trebao završiti naš svemir.

"To je hipoteza koja se još uvijek razmatra. U njoj je Penrose dirao u jako duboke teme vezane za postojanje svemira. No, širina njegovog genija može se vidjeti i u tome da je konstruirao matematiku spinskih mreža koje su jedan od temeljnih alata za razumijevanje teorije kvantne gravitacije", tumači Horvatić.

Istraživanje fizike svijesti

Jedna od intrigantnijih, ali i kontroverznijih tema kojima se Penrose bavio, svakako je ona u kojoj je pokušao povezati svijest i kvantnu fiziku.

"On je pokušao povezati kolaps valnih funkcija s određenim formacijama, mikrotubulima u ljudskom mozgu. Ta teza puno se istraživala, no pokazalo se da je sustav mozga prevelik i previše makroskopski da bi kvantna mehanika mogla imati nekog utjecaja. Penrose je tu temu pokrio u knjizi 'Carev novi um'", kaže naš fizičar.

Ateist koji vjeruje da svemir ima smisao

Tijekom intervjua za BBC 2010. Penrose se deklarirao kao ateist.

"Nisam vjernik. Ne vjerujem ni u jednu službenu religiju. Rekao bih da sam ateist", izjavio je tijekom rasprave o teoriji velikog praska.

U intervjuu za The Jerusalem Post rekao je pak da bi se, prema vjerskim zakonima, mogao smatrati židovom, no da se ne prepoznaje kao takav.

Štoviše, Penrose je pokrovitelj udruženja Britanskog humanističkog udruženja (BHA), dobrotvorne organizacije koja promiče humanizam, a cilj joj je predstavljati "ljude koji žele živjeti dobar život bez vjerskih ili praznovjernih uvjerenja".

Udruženje taj cilj nastoji ostvariti kampanjama o pitanjima koja se odnose na humanizam, sekularizam i ljudska prava. Drugim riječima, ono nastoji djelovati kao predstavničko tijelo za nereligiozne ljude u Velikoj Britaniji.

Međutim, u biografskom filmu o životu Stephena Hawkinga "Kratka povijest vremena" iz 1991. godine Penrose je rekao: Mislim da bih rekao da svemir ima svrhu, on nije tu jednostavno slučajno ... neki ljudi, mislim, zauzimaju stav da je svemir samo tu i da postoji - to je pomalo kao neka kalkulacija, a mi se nekako slučajno nalazimo u njoj. No ja mislim da to nije naročito plodan ili koristan način gledanja na svemir, mislim da postoji nešto puno dublje u tome", rekao je.

Brojne nagrade i priznanja

Nobelova nagrada nikako nije jedino priznanje koje je za života za svoje doprinose znanosti dobio Penrose.

Nositelj je brojnih počasnih doktorata, nagrada i medalja kao što su Diracova, Copleyeva i Eddingtonova. U ovom kratkom tekstu nema dovoljno prostora da ih sve nabrojimo, a kamoli pojasnimo.

No ljubiteljima popularne znanosti svakako bi mogao biti zanimljiv njegov bestseler kojim je postao poznatiji široj javnosti.

"On je autor znanstveno popularne knjige 'Road to Reality', koja sa svojih 1100 stranica čini da Hawkingova 'Kratka povijest vremena' djeluje kao slikovnica za uvod u temu", zaključuje Horvatić.