불가능한 남자: 로저 펜로즈와 천재의 비용 Patchen Barss Basic (2024)

6년에 걸친 책 프로젝트의 초기에, 작가 Patchen Barss는 전기 작가가 바랄 수 있는 최고의 행운을 얻었습니다. 그의 주제인 노벨상 수상자 수학 물리학자 Roger Penrose는 수십 년 전에 친구이자 친구인 수학자인 Judith Daniels에게 쓴 수백 통의 편지를 그에게 가져왔습니다. Daniels가 2005년 암으로 사망한 후, 그녀의 자매는 편지를 찾아 돌려주었습니다. 1970년대에 그의 아이디어가 발전하는 데 대한 통찰력이 담겨 있을 것으로 기대했던 Penrose는 편지를 전부 공유하기로 결정했습니다.

 

Barss가 The Impossible Man 에서 말했듯이 , Penrose는 전기 작가 앞에서 패키지를 열기 전까지 편지를 다시 보지도 않았습니다. 그는 읽기 시작했고, 편지가 그의 내면적 작업 과정 이상을 보여주면서 눈물이 흘러내렸습니다. 이 에피소드는 Barss가 Penrose의 사생활에 얼마나 놀라운 접근을 했는지, 그리고 Penrose가 아마도 그의 기억 속에 깊이 묻어두었을 세부 사항에 대해 설명하는 데 큰 도움이 됩니다.

 

양자 이론은 우주 전체가 미리 정해져 있다는 것을 의미합니까?

불가능한 인간은 수학적 물리학의 반신이자 블랙홀 이론을 확립한 개척자들 중 몇 안 되는 생존자 중 한 명인 펜로즈의 첫 번째 책 길이의 전기입니다. Barss는 펜로즈의 과학을 설명하는 것보다 그의 삶의 개인적 측면을 자세히 설명하는 데 더 익숙하지만, 펜로즈의 지성을 엿볼 수 있는 것 이상을 제공합니다.

 

이 책은 수학자를 엄청난 영향력과 끝없는 논쟁의 여지가 있는 사람으로 묘사하고, 그의 시각적 상상력과 예술성으로 영원한 아름다움의 패턴을 발견하는 데 도움이 된 사람으로 묘사합니다 . 1 이 책은 또한 천재가 되는 데 따르는 인간적 비용과 다른 사람들이 종종 그 비용을 어떻게 감당하는지에 대한 명상이기도 합니다.

 

펜로즈는 1931년 영국 콜체스터에서 지적 과잉 성취자 가정에서 태어났습니다. 이 책은 유전학자 라이오넬 펜로즈의 아버지가 어떻게 감정적으로 거리를 두고 체스, 논리 게임 또는 미적분과 같은 지적 추구에 대해서만 네 자녀와 유대감을 형성했는지 설명합니다. 라이오넬은 훈련된 의사인 아내 마가렛에게 질식할 듯한 통제력을 행사했고, 마가렛은 고립되었습니다. 바스는 펜로즈가 부모에게서 받은 정서적 방치가 나중에 자신의 자녀와의 관계에 반영되었고, 미국에서 태어난 조앤 웨지와의 첫 번째 결혼을 처음부터 파멸로 몰았을지도 모른다고 설명합니다.

 

독창적인 사상가

젊은 펜로즈는 기하학적 패턴에 대한 초기의 엄청난 친화력을 보였습니다. 의학을 공부하기를 원했고 전문 수학자를 "특이하고 세상을 모르는 사람들"로 여겼던 아버지의 바람과는 달리 그는 수학을 공부하기로 결정했습니다. 처음에는 순수하고 순수한 이론적 주제에 집중했습니다. 그러나 1950년대 초, 런던 대학교와 영국 케임브리지 대학교에서 학위를 취득하는 동안 그는 또 다른 노벨상 수상자 폴 디랙의 수업을 듣고 나서 알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론과 양자 물리학에도 관심을 갖게 되었습니다.

 

펜로즈의 경력 전반에 걸친 초능력은 다른 사람들이 놓친 물리적 통찰력으로 자신의 기하학적 직관을 활용하는 능력이었습니다. 대부분의 수학자와 물리학자는 우주의 과거, 현재, 미래를 그래픽으로 표현한 펜로즈 다이어그램부터 머신 러닝의 기초 도구가 된 '텐서 네트워크'에 이르기까지 그가 만든 개념을 접했을 것입니다.

 

1965년 논문에서 Roger Penrose는 블랙홀 내부에서 시공간이 시간 자체가 끝나는 '특이점'으로 붕괴되어야 한다는 것을 증명했습니다. 출처: R. Penrose /PRL

펜로즈의 작업에서 중심 주제는 1963년 텍사스에서의 자동차 여행 중에 깨달은 이래로 '트위스터' 이론의 발전이었습니다. 펜로즈는 부분적으로 x 2 = –1 과 같은 불가능한 방정식을 푸는 데 필요한 복소수에 대한 사랑에서 동기를 얻었습니다 . 복소수의 대수는 구면의 곡선의 기분 좋게 대칭적인 기하학에서 가장 자연스럽게 표현됩니다. 펜로즈의 트위스터는 공간-시간의 모든 지점을 복소 구로 재해석하여 더 깊은 의미를 부여합니다.

 

펜로즈와 그의 '트위스토리언' 학파는 이 개념이 궁극적으로 중력과 양자 물리학을 조화시킬 수 있게 해주기를 바랍니다. 그 목표는 아직 멀었을지 몰라도, 일부 수학적 아이디어는 천천히 이론 물리학자들의 툴킷의 일부가 되고 있습니다.

 

변두리에서

Barss는 Penrose가 다른 대부분의 연구자들이 무시하거나 비웃는 아이디어를 추구하는 데 많은 에너지를 쏟기 시작한 방법을 점점 더 좌절하면서 이야기합니다. 정경과 이단 사이의 이원론은 Penrose의 2020년 노벨 강연에서 잘 드러납니다.

 

수학자들은 자연 전체에서 볼 수 있는 새로운 종류의 모양을 발견했습니다.

처음 10분 동안 그는 자신이 상을 받은 이론을 설명했습니다. 첫 번째 수학적으로 피할 수 없는 시나리오 2 는 별의 붕괴가 멈출 수 없게 되어 공간-시간 영역이 너무 심하게 휘어져 역설적으로 이론 자체를 위반하는 것입니다. (이 정리는 블랙홀 내부의 조건에 적용되지만, 종종 설명되는 방식과는 달리 블랙홀이 애초에 형성되어야 한다는 것을 증명하지는 않습니다.) 펜로즈의 결과는 아인슈타인의 이론 연구에 위상수학 분야의 수학적 아이디어를 도입했기 때문에 혁명적이었고, 이후 스티븐 호킹 과 블랙홀과 빅뱅에 대한 공동 연구의 기초가 되었습니다.

 

하지만 펜로즈는 남은 30분을 더 논란의 여지가 있는 아이디어, 즉 그의 특징적인 '순환' 우주론적 이론을 설명하는 데 사용하기로 했습니다. 이 이론에서 빅뱅은 실제이기는 하지만 관점의 문제입니다. 먼 미래에 우주는 여전히 확장되고, 늘어나고, 식어 공간과 시간의 척도가 더 이상 의미가 없을 때까지 계속될 것입니다. 하지만 펜로즈는 상상할 수 없을 만큼 큰 규모로 볼 때 이것이 새로운 시작과 새로운 빅뱅, 그리고 끝없는 순환 속에서 새로운 확장을 위한 조건을 보여줄 것이라고 주장합니다 .

 

Roger Penrose가 개발한 비주기적 타일링은 스스로를 반복하지 않습니다. 출처: Edmund Sumner-VIEW/Alamy

펜로즈가 2010년 저서 Cycles of Time 에서 대중화한 그 이론은 입증되지 않은 여러 가정에 의존하며, 우주론자들 사이에서 많은 지지를 얻지 못했습니다. 하지만 커뮤니티가 그것을 무시하는 시간이 길어질수록, 펜로즈는 그것을 전파하려는 시도에서 더욱 강인해졌습니다.

 

그리고 1989년 베스트셀러인 황제의 새로운 마인드(The Emperor's New Mind) 를 시작으로 , 펜로즈는 훨씬 더 논란의 여지가 있는 아이디어를 내놓았습니다. 인간의 의식은 뇌의 양자 현상의 결과라는 것입니다. 다른 연구자들의 심각한 우려에도 불구하고, 혹은 그로 인해, 펜로즈는 고집을 피우고 "자신의 아이디어에 공감하는 사람을 찾는 데만 집중했습니다."라고 바스는 썼습니다. 이러한 관점은 30년 후 펜로즈가 두 번째 아내이자 전 박사 과정 학생인 바네사 토마스와 헤어지는 데 영향을 미쳤을 수도 있습니다.

 

이 무한 타일링 패턴은 60년간의 수학적 탐구를 끝낼 수 있습니다.

The Impossible Man 에서 빠진 것 중 하나는 책판입니다. 여기에는 펜로즈의 유명한 비주기적 타일링 3 의 컬러 재현이 포함될 수 있었습니다. 여기에는 두 가지 유형의 기하학적 도형을 사용하여 평면을 덮어서 주기적 패턴과 달리 어느 방향으로 이동해도 똑같지 않게 보이는 디자인을 만드는 것이 포함됩니다. 또한 펜로즈(파워포인트를 좋아하지 않음)가 강연에서 유명하게 사용하는 예술적인 손으로 쓴 투명 필름과 손으로 그린 ​​투명 필름을 보여줄 수 있는 기회를 놓친 것입니다. 더 자세히 알고 싶어하는 독자들에게 실망스러운 점은 이 책에는 적절한 참고 문헌도 없고, 주석에는 항상 텍스트에서 언급된 많은 작품에 대한 참조가 포함되지 않는다는 것입니다.

 

불가능한 인간은 과학적 전기가 아니다. 하지만 이 주목할 만하고 읽기 편한 책은 문헌의 큰 틈을 메운다. 바스는 과학자 작가들이 아첨으로 조심조심 넘나들었을 법한 영역, 특히 살아있는 대상에 대해, 그리고 덜 심리적인 통찰력으로 넘나들었을 법한 영역을 다룬다. 펜로즈의 유산의 전체적인 의미에 관해서는, 그것이 분명해지려면 수십 년이 더 걸릴 것이고, 더 많은 책이 필요할 것이다.