編者按
英國科學家羅傑·彭羅斯因證明黑洞是愛因斯坦廣義相對論的直接結果而獲得2020年諾貝爾物理學獎。瑞典皇家科學院在新聞公報中說，彭羅斯使用巧妙的數學方法證明黑洞是愛因斯坦廣義相論的直接結果。他證明了黑洞確實可以形成，並對其進行了詳細描述。他的開創性論文被認為是愛因斯坦之後對廣義相對論的最重要貢獻。
彭羅斯羅傑·彭羅斯，Roger Penrose，1931年出生於英國科爾切斯特，今年89歲。畢業於倫敦大學學院，隨後前往劍橋大學攻讀博士學位。目前，他是是英國數學物理學家，牛津大學數學學院教授。1975年，他與霍金一起被授予倫敦皇家天文學會艾丁頓獎。1988年，因為「彭羅斯–霍金奇點定理」共同獲得了沃爾夫物理學獎。
20世紀50年代彭羅斯在劍橋做研究生時做的是代數幾何方面的研究。在抽象數學領域飛速發展的時期，他一直持一個幾何的觀點。在處理代數運算的時候，他使用張量圖畫，畫各種線條，使用對稱和反稱操作的記號，進行各種各樣的操作。這些本來是很代數的東西，但他都用很幾何的方式去做。由此發展出的張量的更一般形式，超越了張量通常的含義，包括了負數維度的張量，後來發現跟量子力學中的自旋有關聯。旋量讓他覺得很神秘，因為它似乎是某種「部分」的東西，大概來講它是向量的開平方，而他當時搞不懂怎麼才能做到這一點。
劍橋大學在劍橋期間，彭羅斯也聽了許多物理學方面的課程，並通過與Dennis Sciama的接觸對物理發生了興趣。Dennis Sciama 是彭羅斯在劍橋時的一位很好的朋友，他是位宇宙學家，追隨的是當時流行於劍橋的穩恆態宇宙學模型。Bondi 和 Hoyle 作為這個模型的提出者，當時也在劍橋。Dennis 非常推崇這個模型，而彭羅斯也覺得它非常有趣、激動人心和哲學上令人滿意：宇宙一直存在著，沒有什麼開端，而它的膨脹則被持續不斷產生的新物質所補償。但後來他開始不滿意這一模型，因為這些規則很難跟廣義相對論相融合。
1964年彭羅斯在美國奧斯丁的德克薩斯大學工作時開始提出了一種觀點，後來在牛津大學工作時繼續發展了該觀點即應用扭量理論（Twistor theory）來研究量子引力。他認為四維時空可完美地應用於復幾何理論，因此有其幾何獨特性。他認為弦理論（String theory）引入額外維來研究物理是對這一獨特性的忽視。1965年他以著名論文《引力坍塌和時空奇點》為代表的一系列論文和著名數學物理學家史蒂芬·霍金一起創立了現代宇宙論的數學結構理論。
1965至1970年間彭羅斯與霍金所做的一項工作證明，根據廣義相對論，在黑洞內部必然存在著一個密度無窮大的奇點。情況有點像時間起點時的大爆炸，但對坍縮中的天體和那位太空人來說，這應當是時間的終點。在奇點處，科學定律以及我們預測未來的能力一概失效。不過，這種預測能力的失效並不會影響到留在黑洞外的任何觀測者，因為無論是光，還是其他什麼訊號，都不可能到達他們那裡。
這個引人注目的事實導致彭羅斯提出宇宙監督假設，這一假設從含義上也許可理解為「上帝嫌棄裸奇點」。換句話說，由引力坍縮造成的奇點只能出現在像黑洞那樣的地方，奇點在那裡被事件視界嚴嚴實實地隱藏了起來，外部觀測者根本就看不到。嚴格說來，這正是所謂的弱宇宙監督假設：它保護了留在黑洞外的觀測者，奇點處出現的預測能力失效的種種後果對其是沒有影響的。但是，對不幸落入黑洞的那位可憐的太空人來說，這一假設卻無任何的保護作用。難道上帝不也應該保護他的體面嗎？
在廣義相對論方程的某些解中，有可能使我們的那位太空人看到裸奇點。他也許能做到避免與奇點相遇，而是落入並穿過一個「蟲洞」，出現在宇宙的另一個區域中。這一結果應當為時空旅行提供了一些絕妙的可能性。然而，遺憾的是所有這些解似乎都是非常不穩定的。極小的一點擾動，譬如一名太空人的存在，就有可能使這類解發生變化，從而使這位太空人在碰上奇點併到達其時間終點之前，不可能看到這個奇點。換言之，奇點永遠處於太空人的未來，絕不會出現在他的過去。
參考資料
（1）霍金《宇宙簡史：起源與歸宿》
（2）微信公眾號（返樸）《羅傑·彭羅斯訪談》
（3）百度百科