Roger Penrose
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Roger Penrose en 2005.
Titre de noblesse
Knight Bachelor
Biographie
Naissance
Nationalité
Formation
Activités
Père
Mère
Margaret Leathes (d)Voir et modifier les données sur Wikidata
Fratrie
Conjoints
Joan Isabel Wedge (d) (de à )
Vanessa Thomas (d) (depuis )Voir et modifier les données sur Wikidata
Parentèle
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Titre honorifique
Sir

Roger Penrose, né le à Colchester, est un mathématicien et astrophysicien britannique.

Il enseigne les mathématiques au Birkbeck College de Londres où il élabore la théorie décrivant l'effondrement des étoiles sur elles-mêmes, entre 1964 et 1973, et où il rencontre le célèbre physicien Stephen Hawking. Ils travaillent alors à une théorie de l'origine de l'univers, Penrose apportant sa contribution mathématique à la théorie de la relativité générale appliquée à la cosmologie et à l'étude des trous noirs. Il est actuellement professeur émérite à l'université d'Oxford.

En 1974, il publie un article où il présente ses premiers pavages non périodiques : les pavages de Penrose. On lui doit quelques objets impossibles, tels le triangle de Penrose.

Conjointement à Andrea M. Ghez et Reinhard Genzel, il est le lauréat du prix Nobel de physique 2020.

Biographie

Famille

Né à Colchester, Essex, Roger Penrose est le fils de Margaret (Leathes) et du psychiatre et généticien Lionel Penrose. Ses grands-parents paternels étaient James Doyle Penrose, un artiste d'origine irlandaise, et Elizabeth Josephine Peckover ; ses grands-parents maternels étaient le physiologiste John Beresford Leathes et son épouse, Sonia Marie Natanson, juive russe qui avait quitté Saint-Pétersbourg à la fin des années 1880, pour fuir les pogroms.

Carrière

Diplômé avec mention en mathématiques de l'University College de Londres, Penrose redécouvre en 1955 – alors qu'il était étudiant – une généralisation du concept de matrice inverse, connue sous le terme d'inverse de Moore-Penrose, ou de matrice pseudo-inverse.

Penrose obtient son Ph.D. à St John's College (université de Cambridge) en 1958, avec une thèse sur les « méthodes tensorielles en géométrie algébrique » sous la direction d'un algébriste et géomètre renommé : John A. Todd. En 1965, à Cambridge, Penrose prouve que des singularités gravitationnelles (comme celles au centre des trous noirs) ne peuvent être formées à partir de l'effondrement gravitationnel d'étoiles massives en fin de vie[1].

En 1967, Penrose invente la théorie des twisteurs qui projette des objets de l'espace de Minkowski dans un espace complexe possédant une métrique de signature (2,2). En 1969, il conjecture l'hypothèse de la censure cosmique. Celle-ci affirme que l'univers nous protège des violations de causalité inhérentes aux singularités gravitationnelles, en les masquant systématiquement derrière un horizon des évènements. Cette hypothèse constitue le principe faible de censure cosmique. Penrose formulera en 1979 une version plus forte appelée principe fort de censure cosmique. Ces hypothèses (sans oublier la conjecture BKL, et les problèmes de stabilité non linéaires) constituent un des problèmes actuels les plus importants de la relativité générale.

Peinture illustrant le pavage pentagonal de Penrose.

Penrose est connu pour sa découverte en 1974 des pavages de Penrose, qui sont constitués de deux formes ayant la propriété de pouvoir couvrir intégralement un plan mais seulement de manière non périodique. En 1982, des arrangements similaires ont été observés dans la disposition des atomes des quasicristaux.

En 1971, Penrose découvrit les réseaux de spin qui devaient plus tard former la géométrie de l'espace-temps dans la théorie de la gravitation quantique à boucles. Il popularisa également l'usage de diagrammes représentant les relations causales dans l'espace temps : les diagrammes de Penrose-Carter, également associé à son étudiant d'alors, Brandon Carter. Il a également mis en évidence la possibilité d'extraire de l'énergie d'un trou noir en rotation (dit trou noir de Kerr ou trou noir de Kerr-Newman), nommé en son honneur processus de Penrose. Avec Ezra Ted Newman, il mit au point un formalisme élégant pour étudier les espaces-temps à quatre dimensions dans le cadre de la relativité générale[2], en faisant appel à des objets appelés spineurs. Le formalisme est nommé formalisme de Newman-Penrose (en) en l'honneur de ses deux découvreurs.

Distinction et honneurs

Roger Penrose a reçu de nombreux honneurs récompensant ses contributions aux mathématiques et à la physique.