Фантастичний вчений Роджер Пенроуз та його математичні загадки

Втр, 30/12/2014 - 10:33
Загадки Роджера Пенроуза
Загадки Роджера Пенроуза

Об’єкт “Драбина Пенроуза” було створено Ліонелем Пенроузом і його сином Роджером Пенроузом. Варіація на трикутник Пенроуза – двовимірне зображення сходів з чотирьох 90° турів – поворотів, що утворюють безперервний цикл: в разі руху за годинниковою стрілкою відбувається постійний візуальний спуск і безкінечний підйом – при русі проти годинникової. Це, очевидно, неможливо в трьохвимірному просторі. “Безперервні сходи” були вперше представлені в статті, яку написали Пенроузи в 1959 році, на основі так званого «трикутника Пенроуза”, опублікованій Роджером Пенроузом в Британському журналі психології в 1958 році.

M.C. Ешер відкрив сходи Пенроуза в наступному році і зробив їх знаменитою літографією по зростанню і спаданню Klimmen en dalen в березні 1960 р. Пенроуз і Ешер були проінформовані про роботу один одного в тому ж році.

Фотографія

Ешер розвинув тему далі в своїй роботі Waterval (Водоспад), яка з’явилася в 1961році. У своїй первісній статті Пенроузи зазначили, що “кожна частина структури є прийнятною для представлення сходів, але кінцева ця картина в цілому не відповідає дійсності: Кроки постійно спускаються в напрямку за годинниковою стрілкою”. На конференції Ешера в Римі в 1985 році Роджер Пенроуз сказав, що був дуже вражений роботою Ешера. «Неможливі фігури» Ешера було зроблено ще в 1950 році.

Роджер Пенроуз ознайомився з роботою Ешера на Міжнародному конгресі математиків в Амстердамі в 1954 році, був абсолютно зачарований роботою Ешера і на зворотному шляху в Англію вирішив створити щось “неможливе” самостійно. Після експериментів з різними конструкціями, нарешті отримав неможливого трикутника. Роджер показав свої малюнки батькові, який відразу ж виробив кілька варіантів, у тому числі неможливі сходи. Вони хотіли опублікувати свої висновки, але не знали до якої області належав предмет їх винаходу. Ліонель Пенроуз знав редактора British Journal of Psychology, який і переконав його опублікувати свій короткий рукопис-висновок, представлений як психологічний суб’єкт.

Після публікації в 1958 році Пенроузи направили копію статті в знак поваги до Ешера. У той час як Пенроузи приписують Ешеру його заслуги в своїй статті, сам Ешер зазначив у листі до свого сина в січні 1960 року, що робота з проектування нової картини «сходи» утворює замкнену, кругову конструкцію, як змія, що кусає власний хвіст. І все ж вони (сходи) можуть бути зроблені в правильній перспективі: кожен крок вище (або нижче) ніж попередній…

Ешер був зачарований нескінченними сходами і згодом написав листа Пенроузи (в квітні 1960): “… Ваші 3 і 4, «безперервні прольоти кроків» абсолютно нові для мене, і недавно надихнули мене, щоб справити нову картину, яку я хотів би послати до вас в знак моєї поваги. Якщо ви опублікували інші статті неможливих об’єктів або суміжних тем, або ви знаєте про будь-які такі статті, я був би дуже вдячний, якщо б Ви надіслали мені більш детальну інформацію”.

Конструкція сходів була виявлена раніше шведським художника Oscar Reutersvärd, але ні Пенроуз, ні Ешер не були в курсі його задумів.

В подорожі зі Стокгольма в Париж в 1950 році натхненний радіопрограмою, присвяченою «творчому автоматизму» Моцарта, тобто кожна творча записана ідея надихає на нову ідею, Reutersvärd почав малювати серію неможливих об’єктів несвідомим, автоматичним ​​способом.

Під час малювання він не розумів, що його фігура була з безперервними сходами, але процес дозволив йому простежити більш складні кроки конструкції. Коли М.С. Ешер Ascending and Descending (cходження та спуск ) відправив до Reutersvärd в 1961 році, він був вражений, але не любив нерівності щодо сходів (2 × 15 + 2 × 9). Протягом 1960-х років Реутерсварду було надіслано ще кілька листів Ешера, щоб висловити своє захоплення його роботою, але голландський художник не в змозі був відповісти. Роджер Пенроуз тільки в 1984 році виявив роботу Реутерсварда.

Світ фактів

Читайте більше

RedTram