Roger Penrose

Orígenes y familia

Roger Penrose nació en Colchester, Essex, el 8 de agosto de 1931. Es hijo de Lionel Penrose, psiquiatra y genetista, y de Margaret Leathes, médica. Pertenece a una familia de intelectuales: su hermano Oliver fue físico teórico, su hermana Shirley genetista y su hermano Jonathan, gran maestro de ajedrez. Su padrastro fue el matemático y pionero de la computación Max Newman. Durante la Segunda Guerra Mundial, su padre trabajó en Canadá, y Roger pasó esos años allí.

Formación

Estudió en University College School y después en University College London, donde se graduó en matemáticas con la máxima calificación en 1952. Más tarde comenzó su investigación bajo la dirección de W. V. D. Hodge y obtuvo el doctorado en geometría algebraica en el St John's College de Cambridge en 1957, con una tesis sobre métodos tensoriales supervisada por John A. Todd. Ya como estudiante, en 1955, reintrodujo la inversa generalizada de matrices de E. H. Moore, conocida hoy como inversa de Moore-Penrose.

Primeros trabajos y el giro hacia la física

Tras ocupar puestos docentes y becas en Londres, Princeton y Syracuse, pasó por el King's College de Londres y por la Universidad de Texas en Austin. Dennis Sciama le animó a acercarse a la física. En 1964, mientras era profesor en Birkbeck College, transformó las herramientas matemáticas con las que se analizan las propiedades del espacio-tiempo. Hasta entonces, el estudio de la geometría curva de la relatividad general se limitaba a configuraciones muy simétricas. Penrose adoptó un enfoque más radical: prescindir de la estructura geométrica detallada y centrarse en la topología y la estructura conforme del espacio.

Teoremas de singularidades y agujeros negros

Su artículo "Gravitational Collapse and Space-Time Singularities" demostró que, si un objeto como una estrella moribunda colapsa más allá de cierto punto, nada puede impedir que el campo gravitatorio se vuelva tan intenso que se forme una singularidad. Este resultado tuvo además una aplicación más amplia, que trabajó junto a Stephen Hawking para el caso del Big Bang. En 1969 propuso la conjetura de la censura cósmica, según la cual cualquier singularidad quedaría oculta tras un horizonte de sucesos. En 1971 sugirió que la energía gravitatoria podría extraerse de un agujero negro mediante lo que hoy se llama proceso de Penrose. En 1979 formuló la hipótesis fuerte de censura y la hipótesis de curvatura de Weyl sobre las condiciones iniciales del universo observable y el origen de la segunda ley de la termodinámica. Por su teorema de singularidades compartió el Premio Wolf de Física de 1988 con Hawking.

Matemáticas, geometría y nuevas teorías

Independientemente de James Terrell, Penrose observó que los objetos que se mueven cerca de la velocidad de la luz parecen girar o deformarse de forma peculiar, efecto conocido como rotación de Terrell o de Penrose-Terrell. En 1967 desarrolló la teoría de twistores, que traslada objetos geométricos del espacio de Minkowski a un espacio complejo de cuatro dimensiones. En 1971 descubrió las redes de espín, que luego sirvieron de base a la geometría del espacio-tiempo en la gravedad cuántica de bucles. En 1974 halló los teselados de Penrose, formados por dos teselas que solo pueden cubrir el plano de forma aperiódica; en 1984 se observaron patrones similares en la disposición de átomos de los cuasicristales. También contribuyó a popularizar los diagramas conformes, conocidos como diagramas de Penrose. Entre 1983 y 1987 enseñó en la Universidad Rice de Houston.

Mente, conciencia y divulgación

Penrose sostiene que las leyes físicas deben contener algún elemento no computable que describa la actividad mental. Apoya este argumento en el teorema de incompletitud de Gödel, según el cual hay verdades matemáticas que un sistema formal no puede demostrar. Junto al anestesista Stuart Hameroff propuso que la conciencia podría tener su origen en procesos cuánticos en los microtúbulos neuronales, idea que ha sido muy discutida. Sus libros sobre el tema, como La nueva mente del emperador (1989) y Las sombras de la mente (1994), le dieron notoriedad. La obra de mayor alcance divulgativo fue El camino a la realidad (2004), una guía de las leyes del universo que recorre desde los axiomas de Euclides hasta sus propias teorías.

Cosmología cíclica conforme y reconocimientos

Desde 2005 desarrolla la cosmología cíclica conforme, según la cual el universo tendría eones sucesivos, y en 2010 publicó Ciclos del tiempo, donde plantea la posibilidad de huellas de un universo anterior al Big Bang en datos de radiación de fondo. En 2020 recibió la mitad del Premio Nobel de Física por demostrar que la formación de agujeros negros es una predicción sólida de la relatividad general; la otra mitad se repartió entre Reinhard Genzel y Andrea Ghez. Fue nombrado caballero en 1994 y es miembro de la Royal Society desde 1972.