曾经的数学差生，却用数学获得诺奖，彭罗斯的顶尖学者之路

诺贝尔没有设立数学奖，但有一位科学家却靠数学获得诺奖——2020年获得诺贝尔物理学奖。这位最初以代数几何见长，《盗梦空间》和《纪念碑谷》都得感谢他发明的“彭罗斯三角”的数学家，却曾是位因数学太差差点留级的差生。

2020年10月6日，2020诺贝尔物理学奖揭晓，英国物理学家罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）、德国天体物理学家赖因哈德·根策尔（Reinhard Genzel）和美国天文学家安德烈娅·盖兹（Andrea Ghez）共同加冕科学最高荣誉，表彰他们黑洞方面的研究贡献。

黑洞——这一过去经常出没于科幻小说中的“宇宙神兽”终于得到诺奖的肯定，三位获奖者之一的罗杰·彭罗斯，正是凭借数学在广义相对论和黑洞研究中的应用而获得诺奖，他用数学方法证明，黑洞是阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Eiinstein）广义相对论的直接结果。而彭罗斯本人，则是一位颇具传奇色彩的人物，他背后的成长经历、家学渊源、学科背景等，共同铸就了罗杰·彭罗斯宝贵的“诺奖品质”。

罗杰·彭罗斯：学术界的六边形战士

罗杰·彭罗斯的名字可能并不为人熟知，学界对他的了解也多限于他对当代宇宙学的贡献。但对于对黑洞感兴趣的科幻迷朋友们来说，《第一推动》这套科普丛书确是带领大多数人叩开科幻之门的敲门砖，成为他们“头顶的星空”，追寻宇宙间极致的智慧与想象。

在《第一推动》系列丛书中，《皇帝的新脑》、《宇宙轮回》、《通向实在之路》、《时空本性》（与霍金合著）等著作皆出自彭罗斯之手。事实上，这几本著作来自于完全不同的学科领域：数学、人脑科学、量子力学、宇宙学、人工智能、哲学......彭罗斯自如穿梭在不同的学科领域中，交叉演绎着新奇大胆的学术推论与想象创造。正如《通向实在之路：宇宙法则的完全指南》的副标题所描述：宇宙法则完全指南，彭罗斯就如一位无所不能的宇宙老魔法师，雄心勃勃、一砖一瓦、事无巨细地试图构建出一个他所理解的繁复宇宙。

罗杰·彭罗斯，1931年8月出生于英国科尔切斯特，是英国数学物理学家、牛津大学数学系名誉教授，他在数学、物理、科学哲学方面的工作拥有着高度评价，特别是在广义相对论和宇宙学方面做出了突出贡献。

彭罗斯的研究兴趣非常广泛，既有前沿的数学和物理，又涵盖人工智能和神经科学，还有面向大众的趣味数学。不同学科知识的交织碰撞，让彭罗斯在诸多领域都有着重要的学术思考和分享，成为学术届的“六边形战士”。

博学多才，是彭罗斯为众所公认的品质之一，其广泛的学术兴趣和广博的学科知识背后，则凝结着彭罗斯对于未知的强烈渴望、对于本质的不懈探索、灵活的思维、独立思考的能力，这些宝贵的品质，更离不开彭罗斯从小成长的教育环境。

言传身教，出身“学霸”家族的彭罗斯

彭罗斯出身于一个真实又传奇的学霸家族。仅三代之中，就有着十几位世界上顶级的科学家、艺术家、文学家......家族也为他提供了一个独特的成长环境。

罗杰·彭罗斯的爷爷，J. Doyle Penrose，詹姆斯 · 多伊尔 · 彭罗斯，是一位爱尔兰画家。罗杰·彭罗斯的奶奶，Elizabeth Josephine Peckover，出身名门，是英国贵族、银行家、一等男爵士——Alexander Peckover的女儿。

罗杰·彭罗斯的父亲，莱昂内尔 · 彭罗斯，是英国知名的遗传学专家、精神病学专家、儿科医生、数学家，1960年拉斯克医学奖得主。莱昂内尔 · 彭罗斯在艺术方面也颇有造诣，比如国际象棋、音乐和绘画等。他同时也是第二次世界大战后英国医学遗传学的核心人物，甚至被奉为“优生学”的宗师。

莱昂内尔对自己的四位子女，也确实实现了优生优育。彭罗斯在家中排行第二，他的哥哥弟弟和妹妹，全都是各自领域内大牛。彭罗斯的哥哥奥利弗·彭罗斯、是国际知名理论物理学家，他的研究是当今理解超流体和超导体的核心，并且还覆盖了更抽象的时间理解和量子力学。弟弟乔纳森·彭罗斯是英国国际象棋大师，曾获10次国外象棋的冠军，1993年被国际棋联授予特级大师称号。妹妹雪莉·霍奇森，是英国知名的医学科学家、遗传学家。在伦敦大学圣乔治学院任教，是癌症遗传学教授，也是英国皇家医学院院士、英国皇家生物学会院士。

父母的言传身教以及家族文化的浸润给了彭罗斯珍贵的文化资产和成长空间，赋予他追求创新、探索未知、热爱科研的不竭精神力量和内驱力。

从彭罗斯的童年看家庭教育的重要性

1986年，布尔迪厄在《资本的形式》一文中首次完整地提出了文化资本理论，认为文化资本有三种存在形态：身体化的形态，如体现在个体身上的知识、技能、教养和品味等文化产物；客观化的形态，如书籍、字典、书法和绘画等；制度化的形态，如制度化的文凭、学术资格等。每一个家庭都拥有独特、独有的家庭文化资本，于有形或无形中影响着亲子之间的代际互动，影响着孩子的成长。

2009年，彭罗斯在接受国际闻名的科普杂志Discover的采访时就谈到了父亲的言传身教和思维方式对自己的影响：“关于我父亲，一件很新的的事就是工作和兴趣并不是分开的，这对我影响很大。他常会给自己的孩子和孙子出题、做玩具。他以前还有一个小木工棚，在那里他用脚踏锯做木工。我记得有一次，他做了一把由12块不同的木楔组成的计算尺，这些木楔形状各异，可以以复杂的方式将它们组合起来。在他的后半生中，他花了大量的时间来制造这些可以不断复制的模型，即现在所谓的人工生命（Artificial life）。这些简单的模块很特别，当它们组合起来后，若想拼贴一些新的模块上去就必须采用同样的组合模式。他在木工棚中做了大量的这类模块。”这种童年的训练和场景吸引了罗杰·彭罗斯的注意，并引发了他对空间几何和科研的兴趣，也在很大程度上启发了罗杰·彭罗斯成年以后对空间几何的思考，而其后的两项重要成果：彭罗斯三角和彭罗斯楼梯都与这段童年的经历分不开。

彭罗斯三角

彭罗斯楼梯模型

父亲莱昂内尔也十分热衷于教导孩子们重要的知识，自幼时起，罗杰·彭罗斯和兄弟姐们便开始接受父亲的教导，罗杰在中学时期，对于微积分的学习已经先于同龄人站在了起跑线上。作为学术届的“六边形战士”，罗杰·彭罗斯的成就绝不仅限于数学物理领域。

在艺术、设计等方面，罗杰也颇有建树，这背后更离不开父亲莱昂内尔对他的科研启发。当9岁的罗杰好奇地向父亲发出问题：是否可以将规则的六边形组合在一起并使它像球一样圆时，父亲引导他说：“六边形不可以，但你可以试试用五边形。”并且还向罗杰展示如何制作多面体的过程，这引起了罗杰的好奇心和探索欲，逐渐深入地进行了多维角度的几何体探索。长大后，罗杰·彭罗斯依照五边形生成周期性重复平面的问题，找到了仅使用两种类型的图块便可生成无限变化的非周期性图案的方法，这便是现在我们所熟知的彭罗斯地砖。

诸如此类的父子之间的思维交流还有很多，父亲莱昂内尔始终葆有耐心、知无不言地启发孩子叩开知识的一扇扇大门，传递最新的科研发现和成果，这种影响使彭罗斯一直保持着对世界的洞察力、对知识的求知欲、对问题的发现力和思想的创新能力，即便到了迟暮之年，罗杰·彭罗斯的革命精神也一直促使他不断提出新颖的理论或看法。

结语

被誉为“古今家训之祖”的《颜氏家训》中说道：“夫风化者，自上而行于下者，自先而施于后者也。”罗杰·彭罗斯成就的背后，是天马行空的艺术与谨慎严密的数学交织的新意，是持续的思考加之天才的灵感后的裂变，也是家族基因与家风家训催化后的结果。

实际上，纵观诺贝尔奖获奖得主，“某某”家族并非稀客，比如巴丁家族、伯努利家族、玻尔家族、居里家族等等，家风与家学是伟大成就不可或缺的重要因素，在言传身教间，培养孩子的思维方法，在耳濡目染中，提升孩子的科研意识，家庭教育，教授的不仅是知识，更重要的是，知识从何而来、如何获取、指向何方。

*文中图片皆来源于：https://www.wiki.com，National Trust（侵删）

*参考资料：

布尔迪厄.文化资本与社会炼金术[M].包亚明译。上海：上海人民出版社，1997:90-201.

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