Edward Witten - Edward Witten
Edward Witten (født 26. august 1951) er en amerikansk matematisk og teoretisk fysiker . Han er for tiden Charles Simonyi -professor ved Naturvitenskapelige skolen ved Institute for Advanced Study . Witten er forsker innen strengteori , kvantegravitasjon , supersymmetriske kvantefeltteorier og andre områder av matematisk fysikk. I tillegg til hans bidrag til fysikk, har Wittens arbeid betydelig påvirket ren matematikk. I 1990 ble han den første fysikeren som ble tildelt en Fields -medalje av International Mathematical Union , tildelt for sitt 1981 bevis på positiv energisetning i generell relativitet . Han regnes som den praktiske grunnleggeren av M-teorien .
tidlig liv og utdanning
Witten ble født 26. august 1951 i Baltimore , Maryland , i en jødisk familie. Han er sønn av Lorraine (née Wollach) Witten og Louis Witten , en teoretisk fysiker som spesialiserer seg på gravitasjon og generell relativitet .
Witten gikk på Park School of Baltimore (klasse '68), og fikk sin Bachelor of Arts -grad med hovedfag i historie og mindre i lingvistikk fra Brandeis University i 1971.
Han hadde ambisjoner innen journalistikk og politikk og publiserte artikler i både The New Republic og The Nation på slutten av 1960 -tallet. I 1972 jobbet han i seks måneder i George McGoverns presidentkampanje .
Witten gikk på University of Wisconsin - Madison i ett semester som økonomifagstudent før han droppet. Han kom tilbake til akademia, meldte seg inn i anvendt matematikk ved Princeton University i 1973, skiftet deretter avdelinger og mottok en doktorgrad. i fysikk i 1976 og fullførte en avhandling med tittelen "Noen problemer i kortdistanseanalysen av målingsteorier" under veiledning av David Gross . Han hadde stipend ved Harvard University (1976–77), besøkte Oxford University (1977–78), var en junior stipendiat i Harvard Society of Fellows (1977–1980) og hadde et MacArthur Foundation -stipendium (1982).
Forskning
Fields medaljearbeid
Witten ble tildelt Fields -medaljen av International Mathematical Union i 1990, og ble den første fysikeren som vant prisen.
I en skriftlig redegjørelse for ICM , Michael Atiyah sa Witten:
"Selv om han definitivt er fysiker (som publikasjonslisten hans tydelig viser), er hans matematikkbeherskelse rivalisert av få matematikere, og hans evne til å tolke fysiske ideer i matematisk form er ganske unik. Gang på gang har han overrasket det matematiske samfunnet av en strålende anvendelse av fysisk innsikt som fører til nye og dype matematiske teoremer ... Han har gjort en stor innvirkning på samtidens matematikk. I hans hender gir fysikken igjen en rik kilde til inspirasjon og innsikt i matematikk. "
Som et eksempel på Wittens arbeid i ren matematikk siterer Atiyah sin anvendelse av teknikker fra kvantefeltteori til det matematiske emnet lavdimensjonal topologi . I slutten av 1980 årene, Witten innførte begrepet topologiske kvantefeltteori for en bestemt type fysisk teori hvor forventningsverdier for observerbare mengder kode informasjon om topologien av rom og tid . Spesielt innså Witten at en fysisk teori som nå kalles Chern-Simons-teorien, kan danne et rammeverk for å forstå den matematiske teorien om knop og 3-manifolder . Selv om Wittens arbeid var basert på den matematisk dårlig definerte forestillingen om en Feynman -baneintegral og derfor ikke var matematisk streng , var matematikere i stand til systematisk å utvikle Wittens ideer, noe som førte til teorien om Reshetikhin-Turaev-invarianter .
Et annet resultat som Witten ble tildelt Fields -medaljen for, var beviset hans i 1981 om positiv energisetning i generell relativitet . Denne setningen hevder at (under passende forutsetninger) er den totale energien til et gravitasjonssystem alltid positiv og kan bare være null hvis geometrien i romtiden er den for flatt Minkowski -rom . Det etablerer Minkowski -rommet som en stabil grunntilstand for gravitasjonsfeltet . Mens det opprinnelige beviset på dette resultatet på grunn av Richard Schoen og Shing-Tung Yau brukte variasjonsmetoder , brukte Wittens bevis ideer fra teori om supergravitasjon for å forenkle argumentet.
Et tredje område som er nevnt i Atiyahs adresse er Wittens arbeid om supersymmetri og morse teori , en gren av matematikk som studerer topologien til manifolder ved å bruke begrepet en differensierbar funksjon . Wittens arbeid ga et fysisk bevis på et klassisk resultat, Morse -ulikhetene , ved å tolke teorien når det gjelder supersymmetrisk kvantemekanikk .
M-teori
På midten av 1990 -tallet hadde fysikere som jobbet med strengteori utviklet fem forskjellige konsistente versjoner av teorien. Disse versjonene er kjent som type I , type IIA , type IIB , og de to smakene av heterotisk strengteori ( SO (32) og E 8 × E 8 ). Tanken var at bare én av de fem kandidatteoriene var den faktiske korrekte teorien om alt , og den teorien var den hvis lavenergigrense samsvarte med fysikken som ble observert i vår verden i dag.
Witten snakket på strengteori-konferansen ved University of Southern California i 1995 og kom med det overraskende forslaget at disse fem strengteoriene faktisk ikke var forskjellige teorier, men forskjellige grenser for en enkelt teori som han kalte M-teori . Wittens forslag var basert på observasjonen om at de fem strengteoriene kan kartlegges for hverandre ved visse regler som kalles dualiteter og identifiseres av disse dualitetene. Wittens kunngjøring førte til en mengde arbeid som nå er kjent som den andre superstrengrevolusjonen .
Annet arbeid
Et annet av Wittens bidrag til fysikk var resultatet av måling/tyngdekraft dualitet. I 1997 formulerte Juan Maldacena et resultat kjent som AdS/CFT -korrespondansen , som etablerer et forhold mellom visse kvantefeltteorier og teorier om kvantegravitasjon . Maldacenas oppdagelse har dominert teoretisk fysikk med høy energi de siste 15 årene på grunn av dens anvendelser på teoretiske problemer innen kvantegravitasjon og kvantefeltteori. Wittens grunnleggende arbeid etter Maldacenas resultat har belyst dette forholdet.
I samarbeid med Nathan Seiberg etablerte Witten flere kraftige resultater innen kvantefeltteorier. I sitt papir om strengteori og ikke -kommutativ geometri studerte Seiberg og Witten visse ikke -kommutative kvantefeltteorier som oppstår som grenser for strengteori. I en annen velkjent artikkel studerte de aspekter ved supersymmetrisk målingsteori . Sistnevnte artikkel, kombinert med Wittens tidligere arbeid med topologisk kvantefeltteori, førte til utvikling i topologien til glatte 4-manifolder , spesielt forestillingen om Seiberg-Witten invariants .
Med Anton Kapustin har Witten gjort dype matematiske forbindelser mellom S-dualitet av målingsteorier og den geometriske Langlands-korrespondansen . Delvis i samarbeid med Seiberg inkluderer en av hans nylige interesser aspekter ved feltteoretisk beskrivelse av topologiske faser i kondensert materiale og ikke-supersymmetriske dualiteter i feltteorier som blant annet har stor relevans innen teori om kondensert materie. Fra en generalisering av SYK -modeller fra kondensert stoff og kvantekaos, har han også nylig brakt tensormodeller av Gurau til relevansen av holografiske og kvantegravitasjonsteorier.
Witten har publisert innflytelsesrik og innsiktsfull arbeid innen mange aspekter av kvantefeltteorier og matematisk fysikk, inkludert fysikk og matematikk for anomalier, integritet, dualiteter, lokalisering og homologier. Mange av resultatene hans har sterkt påvirket områder innen teoretisk fysikk (ofte langt utover den opprinnelige konteksten av resultatene hans), inkludert strengteori, kvantegravitasjon og topologisk kondensert stoff.
Utmerkelser og æresbevisninger
Witten har blitt hedret med en rekke priser, inkludert en MacArthur Grant (1982), Fields -medaljen (1990), Golden Plate Award fra American Academy of Achievement (1997), Nemmers Prize in Mathematics (2000), National Medal of Science (2002), Pythagoras Award (2005), Henri Poincaré -prisen (2006), Crafoord -prisen (2008), Lorentz -medaljen (2010) Isaac Newton -medaljen (2010) og Fundamental Physics Prize (2012). Siden 1999 har han vært utenlandsk medlem av Royal Society (London), og ble i mars 2016 valgt til æresstipendiat i Royal Society of Edinburgh . Pave Benedikt XVI utnevnte Witten til medlem av Pontifical Academy of Sciences (2006). Han dukket også opp på listen over TIME magasinets 100 mest innflytelsesrike personer i 2004. I 2012 ble han stipendiat i American Mathematical Society . Witten ble valgt som medlem av American Academy of Arts and Sciences i 1984 og medlem av National Academy of Sciences i 1988.
I en uformell meningsmåling på en kosmologikonferanse i 1990 mottok Witten det største antallet omtale som "den smarteste levende fysikeren".
Personlige liv
Witten har vært gift med Chiara Nappi , professor i fysikk ved Princeton University , siden 1979. De har to døtre og en sønn. Datteren deres Ilana B. Witten er nevroforsker ved Princeton University, og datteren Daniela Witten er biostatistiker ved University of Washington .
Witten sitter i styret for Americans for Peace Now og i rådgivende råd for J Street . Han støtter tostatsløsningen og går inn for en boikott av israelske institusjoner og økonomisk aktivitet utenfor grensene fra 1967, men ikke av Israel selv.
Utvalgte publikasjoner
- Noen problemer i kortdistanseanalysen av gauge -teorier . Princeton University , 1976. ( avhandling .)
- Roman Jackiw , David Gross , Sam B. Treiman , Edward Witten, Bruno Zumino . Nåværende algebra og anomalier: Et sett med forelesningsnotater og artikler . World Scientific, 1985.
- Green, M. , John H. Schwarz og E. Witten. Superstringteori. Vol. 1, Innledning . Cambridge monografier om matematisk fysikk. Cambridge, Storbritannia: Cambridge University Press, 1988. ISBN 978-0-521-35752-4 .
- Green, M., John H. Schwarz og E. Witten. Superstringteori. Vol. 2, Loop Amplitudes, Anomalies and Phenomenology . Cambridge, Storbritannia: Cambridge University Press, 1988. ISBN 978-0-521-35753-1 .
- Kvantfelt og strenger: et kurs for matematikere . Vols. 1, 2. Material fra spesialåret om kvantefeltteori holdt ved Institute for Advanced Study, Princeton, NJ, 1996–1997. Redigert av Pierre Deligne , Pavel Etingof , Daniel S. Freed , Lisa C. Jeffrey , David Kazhdan , John W. Morgan , David R. Morrison og Edward Witten. American Mathematical Society, Providence, RI; Institute for Advanced Study (IAS), Princeton, NJ, 1999. Vol. 1: xxii+723 s .; Vol. 2: s. I – xxiv og 727–1501. ISBN 0-8218-1198-3 , 81–06 (81T30 81Txx).
Referanser
Eksterne linker
 |
Scholia har en forfatterprofil for Edward Witten . |
- Fakultets webside
- Publikasjoner om ArXiv
- O'Connor, John J .; Robertson, Edmund F. , "Edward Witten" , MacTutor History of Mathematics -arkiv , University of St Andrews
- Edward Witten ved Mathematics Genealogy Project
- A Physicists Physicist Ponders the Reality's Nature, Intervju med Nathalie Wolchover i Quanta Magazine, 28. november 2017