Эдвард Виттен - Edward Witten

Эдвард Виттен
Эдвард Виттен.jpg
Виттен в 2008 году
Родился ( 1951-08-26 )26 августа 1951 г. (70 лет)
Гражданство Американец
Образование
Известен M-теория
Теория
Зайберга – Виттена Отображение
Зайберга – Виттена Инварианты
Зайберга – Виттена Модель Весса – Зумино – Виттена
Теорема
Громова – Виттена инвариант
Горжавы
– Виттена Теорема Вафа –
Виттена Индекс Виттена
BCFW рекурсия
Топологическая квантовая теория поля ( типа Виттена TQFT )
Топологическая теория струн
Правила CSW
Гипотеза
Виттена Дзета-функция
Виттена Переход Ханани – Виттена
Твисторная теория струн Теория
Черна – Саймонса
Теорема положительной энергии
Механизм Виттена-Венециано
Супруг (а) Кьяра Наппи
Дети 3
Награды Стипендия Макартура (1982)
Медаль Дирака (1985)
Медаль Альберта Эйнштейна (1985)
Медаль Филдса (1990)
Премия Алана Т. Уотермана (1986)
Премия Дэнни Хейнемана (1998)
Премия Неммерса (2000)
Национальная медаль науки (2002)
Премия Харви ( 2005)
Премия Анри Пуанкаре (2006)
Премия Крафорда (2008)
Медаль Лоренца (2010)
Медаль Исаака Ньютона (2010)
Премия по фундаментальной физике (2012)
Премия Киото (2014)
Премия Альберта Эйнштейна (2016)
Научная карьера
Поля Теоретическая физика
Математическая физика
Теория суперструн
Учреждения Институт перспективных исследований
Гарвардский университет
Оксфордский университет
Калифорнийский технологический институт
Принстонский университет
Тезис Некоторые проблемы анализа калибровочных теорий на малых расстояниях  (1976)
Докторант Дэвид Гросс
Другие научные консультанты Сидни Коулман
Майкл Атья
Докторанты Джонатан Баггер (1983)
Кумран Вафа (1985)
Сяо-Ган Вэнь (1987)
Дрор Бар-Натан (1991)
Шамит Качру (1994)
Ева Сильверштейн (1996)
Сергей Гуков (2001)
Веб-сайт www .ias .edu / sns / witten

Эдвард Виттен (родился 26 августа 1951 г.) - американский математик и физик-теоретик . В настоящее время он является профессором Чарльза Симони в Школе естественных наук Института перспективных исследований . Виттен - исследователь в области теории струн , квантовой гравитации , суперсимметричных квантовых теорий поля и других областей математической физики. Помимо его вклада в физику, работа Виттена значительно повлияла на чистую математику. В 1990 годе он стал первым физиком, удостоенной медаль Филдса в Международном математическом союзе , награжденной за 1981 доказательства теоремы положительной энергии в общей теории относительности . Считается практическим основателем М-теории .

ранняя жизнь и образование

Виттен родился 26 августа 1951 года в Балтиморе , штат Мэриленд , в еврейской семье. Он сын Лоррейн (урожденная Воллах) Виттен и Луи Виттена , физика-теоретика, специализирующегося на гравитации и общей теории относительности .

Виттен учился в Park School в Балтиморе (класс 1968 года) и получил степень бакалавра гуманитарных наук со специализацией в истории и лингвистикой в Университете Брандейса в 1971 году.

У него были устремления в журналистике и политике, и в конце 1960-х он публиковал статьи как в The New Republic, так и в The Nation . В 1972 году он шесть месяцев работал в президентской кампании Джорджа Макговерна .

Виттен учился в Университете Висконсин-Мэдисон в течение одного семестра в качестве аспиранта по экономике, прежде чем бросить учебу. Он вернулся в академические круги, поступил в 1973 году на прикладную математику в Принстонский университет , затем сменил факультеты и получил степень доктора философии. В 1976 г. защитил кандидатскую диссертацию по физике и защитил диссертацию на тему «Некоторые проблемы краткосрочного анализа калибровочных теорий» под руководством Дэвида Гросса . Он был стипендиатом Гарвардского университета (1976–77), посетил Оксфордский университет (1977–78), был младшим научным сотрудником Гарвардского общества стипендиатов (1977–1980) и получил стипендию Фонда Макартура (1982).

Исследовать

Медаль Филдса

Виттен был удостоен медали Филдса в Международного математического союза в 1990 году, став первым физиком , чтобы выиграть приз.

В письменном обращении к МКД , Атья сказал Виттен:

«Хотя он определенно физик (как ясно показывает его список публикаций), с его знанием математики могут соперничать немногие математики, а его способность интерпретировать физические идеи в математической форме совершенно уникальна. Снова и снова он удивлял математическое сообщество тем, что блестящее применение физического понимания, ведущее к новым и глубоким математическим теоремам ... Он оказал глубокое влияние на современную математику. В его руках физика снова является богатым источником вдохновения и понимания математики ».

Эдвард Виттен (слева) с математиком Шигефуми Мори , вероятно, на ICM в 1990 году, где они получили медаль Филдса .

В качестве примера работы Виттена в области чистой математики Атья цитирует его применение методов от квантовой теории поля к математическому предмету низкоразмерной топологии . В конце 1980 - х годов, Виттен ввел термин топологическая квантовая теория поля для определенного типа физической теории , в которых средние значения наблюдаемых величин кодирования информации о топологии в пространстве - времени . В частности, Виттен понял, что физическая теория, которая теперь называется теорией Черна – Саймонса, может обеспечить основу для понимания математической теории узлов и трехмерных многообразий . Хотя работа Виттена была основана на математически неопределенном понятии интеграла по путям Фейнмана и поэтому не была математически строгой , математики смогли систематически развить идеи Виттена, что привело к теории инвариантов Решетихина – Тураева .

Другим результатом, за который Виттен был награжден медалью Филдса, было доказательство в 1981 г. теоремы о положительной энергии в общей теории относительности . Эта теорема утверждает, что (при соответствующих предположениях) полная энергия гравитирующей системы всегда положительна и может быть равна нулю только в том случае, если геометрия пространства-времени является геометрией плоского пространства Минковского . Он устанавливает пространство Минковского как стабильное основное состояние гравитационного поля . В то время как в первоначальном доказательстве этого результата, сделанном Ричардом Шоном и Шинг-Тунг Яу, использовались вариационные методы , в доказательстве Виттена использовались идеи теории супергравитации для упрощения аргументации.

Третья область упоминается в адрес Атия работы Виттена в отношении суперсимметрии и теорию Морса , ветвь математики , которая изучает топологию из коллекторов с использованием концепции дифференцируемой функции . Работа Виттена дала физическое доказательство классического результата, неравенств Морса , путем интерпретации теории в терминах суперсимметричной квантовой механики .

М-теория

К середине 1990-х физики, работающие над теорией струн, разработали пять различных согласованных версий теории. Эти версии известны как тип I , тип IIA , тип IIB и две разновидности теории гетеротических струн ( SO (32) и E 8 × E 8 ). Мысль заключалась в том, что из этих пяти возможных теорий только одна была действительной правильной теорией всего , и эта теория была той, чей низкоэнергетический предел соответствовал физике, наблюдаемой в нашем мире сегодня.

Выступая на конференции по теории струн в Университете Южной Калифорнии в 1995 году, Виттен сделал удивительное предположение, что эти пять теорий струн на самом деле были не отдельными теориями, а разными пределами одной теории, которую он назвал М-теорией . Предложение Виттена было основано на наблюдении, что теории пяти струн могут быть сопоставлены друг с другом с помощью определенных правил, называемых дуальностями, и идентифицируются этими двойственностями. Объявление Виттена вызвало бурю работ, известных теперь как вторая суперструнная революция .

Другая работа

Эдвард Виттен (в центре) с Дэвидом Гроссом и Стивеном Хокингом на выставке Strings 2001 в TIFR в Мумбаи, Индия.

Другим вкладом Виттена в физику стал результат калибровочно-гравитационного дуализма. В 1997 году Хуан Малдасена сформулировал результат, известный как соответствие AdS / CFT , который устанавливает связь между некоторыми квантовыми теориями поля и теориями квантовой гравитации . Открытие Малдасены доминировало в теоретической физике высоких энергий в течение последних 15 лет из-за его приложений к теоретическим проблемам квантовой гравитации и квантовой теории поля. Основополагающая работа Виттена, следующая за результатом Малдасены, пролила свет на эту взаимосвязь.

В сотрудничестве с Натаном Зайбергом Виттен установил несколько важных результатов в квантовых теориях поля. В своей статье по теории струн и некоммутативной геометрии Зайберг и Виттен изучали некоторые некоммутативные квантовые теории поля, которые возникают как пределы теории струн. В другой известной работе они изучали аспекты суперсимметричной калибровочной теории . Последняя статья в сочетании с более ранними работами Виттена по топологической квантовой теории поля привела к развитию топологии гладких 4-многообразий , в частности к понятию инвариантов Зайберга – Виттена .

Вместе с Антоном Капустиным Виттен установил глубокие математические связи между S-дуальностью калибровочных теорий и геометрическим соответствием Ленглендса . Частично в сотрудничестве с Зайбергом, один из его недавних интересов включает аспекты теоретико-полевого описания топологических фаз в конденсированной среде и несуперсимметричных дуальностей в теориях поля, которые, среди прочего, имеют большое значение в теории конденсированного состояния. На основе обобщения моделей SYK из конденсированной материи и квантового хаоса он также недавно привнес тензорные модели Гурау в соответствие с теориями голографической и квантовой гравитации.

Виттен опубликовал влиятельные и проницательные работы по многим аспектам квантовых теорий поля и математической физики, включая физику и математику аномалий, интегрируемость, дуальности, локализацию и гомологии. Многие из его результатов оказали глубокое влияние на области теоретической физики (часто далеко за пределами исходного контекста его результатов), включая теорию струн, квантовую гравитацию и топологическую конденсированную материю.

Награды и отличия

Виттен был удостоен множества наград, включая Грант Макартура (1982), Медаль Филдса (1990), Золотую тарелку Американской академии достижений (1997), премию Неммерса по математике (2000), Национальную медаль науки. (2002), Премия Пифагора (2005), Премия Анри Пуанкаре (2006), Премия Крафорда (2008), Медаль Лоренца (2010), Медаль Исаака Ньютона (2010) и Премия по фундаментальной физике (2012). С 1999 года он был иностранным членом Королевского общества (Лондон), а в марте 2016 года был избран почетным членом Королевского общества Эдинбурга . Папа Бенедикт XVI назначил Виттена членом Папской академии наук (2006 г.). Он также фигурировал в списке 100 самых влиятельных людей журнала TIME за 2004 год. В 2012 году он стал членом Американского математического общества . Виттен был избран членом Американской академии искусств и наук в 1984 году и членом Национальной академии наук в 1988 году.

В неофициальном опросе на космологической конференции 1990 года Виттен получил наибольшее количество упоминаний как «самый умный физик из ныне живущих».

Личная жизнь

Виттен женат на Кьяре Наппи , профессоре физики Принстонского университета , с 1979 года. У них две дочери и один сын. Их дочь Илана Б. Виттен - нейробиолог в Принстонском университете, а дочь Даниэла Виттен - биостатист в Вашингтонском университете .

Виттен входит в совет директоров организации « Американцы за мир сейчас» и в консультативный совет J Street . Он поддерживает решение о создании двух государств и выступает за бойкот израильских институтов и экономической деятельности за пределами границ 1967 года, но не самого Израиля.

Избранные публикации

  • Некоторые проблемы ближнего анализа калибровочных теорий . Принстонский университет , 1976. ( Диссертация ).
  • Роман Джеки , Дэвид Гросс , Сэм Б. Трейман , Эдвард Виттен, Бруно Зумино . Текущая алгебра и аномалии: набор конспектов лекций и статей . Мировой научный, 1985.
  • Грин М. , Джон Х. Шварц и Э. Виттен. Теория суперструн. Vol. 1, Введение . Кембриджские монографии по математической физике. Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета, 1988. ISBN  978-0-521-35752-4 .
  • Грин М., Джон Х. Шварц и Э. Виттен. Теория суперструн. Vol. 2, Амплитуды петель, аномалии и феноменология . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета, 1988. ISBN  978-0-521-35753-1 .
  • Квантовые поля и струны: курс математиков . Тт. 1, 2. Материалы специального года по квантовой теории поля, проведенного в Институте перспективных исследований, Принстон, штат Нью-Джерси, 1996–1997 гг. Под редакцией Пьера Делиня , Павла Этингофа , Дэниела С. Фрида , Лизы С. Джеффри , Дэвида Каждана , Джона В. Моргана , Дэвида Р. Моррисона и Эдварда Виттена. Американское математическое общество, Провиденс, Род-Айленд; Институт перспективных исследований (IAS), Принстон, Нью-Джерси, 1999. Vol. 1: xxii + 723 с .; Vol. 2: pp. I – xxiv и 727–1501. ISBN  0-8218-1198-3 , 81–06 (81T30 81Txx).

использованная литература

внешние ссылки