Kozmológia és általános relativitáselmélet:
* Penrose-Hawking szingularitási tételek: Együttműködött Stephen Hawkinggal, hogy bebizonyítsa a szingularitások létezését a téridőben, bemutatva a fekete lyukak elkerülhetetlenségét az általános relativitáselméletben. Ez a munka forradalmasította az univerzumról és eredetéről alkotott ismereteinket.
* Konformális ciklikus kozmológia (CCC): Olyan modellt javasolt az univerzum számára, amely a tágulás és összehúzódás ciklikus mintázatát sugallja, és minden ciklus Big Crunch-ben végződik, majd ősrobbanásként újra felbukkan.
* Twistor elmélet: Penrose fejlesztette ki ezt a matematikai keretet a téridő és a gravitáció leírására, amely képes egyesíteni az általános relativitáselméletet a kvantummechanikával.
Egyéb hozzájárulások:
* Penrose csempézés: Felfedezte a sík nem periodikus csempézését, amely bemutatja, hogy létezhetnek időszakos minták.
* Penrose lépcsőház: Ő javasolta ezt a paradox szerkezetet, amely egy végtelenül emelkedő lépcsőnek tűnik, bár a való életben lehetetlen.
* Munka a kvantummechanika alapjain: Feltárta a tudat szerepét a kvantummérési problémákban, és alternatív értelmezéseket javasolt a kvantummechanikára.
Díjak és elismerések:
* Fizikai Nobel-díj (2020): Reinhard Genzellel és Andrea Ghez-zel megosztotta a Nobel-díjat annak felfedezéséért, hogy a fekete lyukak kialakulása az általános relativitáselmélet robusztus előrejelzése.
* Fizikai Farkas-díj (1988): Díjazták az általános relativitáselméletben végzett munkájáért, különösen a szingularitási tételekért.
* Királyi érem (1989): A Királyi Társaság ítélte oda a matematikához és fizikához való hozzájárulásáért.
Roger Penrose munkája nagy hatással volt az univerzum, a fekete lyukak és a fizika alapvető természetének megértésére. Hozzájárulásai ma is inspirálják és kihívást jelentenek a kutatóknak.