Edward Witten - Edward Witten
Edward Witten (narozený 26. srpna 1951) je americký matematický a teoretický fyzik . V současné době je profesorem Charles Simonyi na Přírodovědecké škole při Institutu pro pokročilé studium . Witten je výzkumník teorie strun , kvantové gravitace , supersymetrických teorií kvantového pole a dalších oblastí matematické fyziky. Kromě jeho příspěvků k fyzice Wittenova práce významně ovlivnila čistou matematiku. V roce 1990 se stal prvním fyzikem, kterému Mezinárodní matematická unie udělila Fieldsovu medaili , která byla udělena za důkaz věty o pozitivní energii v obecné relativitě z roku 1981 . Je považován za praktického zakladatele M-teorie .
raný život a vzdělávání
Witten se narodil 26. srpna 1951 v Baltimore v Marylandu v židovské rodině. On je syn Lorraine (rozená Wollach) Witten a Louis Witten , teoretický fyzik specializující se na gravitaci a obecné relativity .
Witten navštěvoval Park School of Baltimore (třída '68) a v roce 1971 získal bakalářský titul z oboru historie a menší lingvistiky na Brandeis University .
Měl ambice v žurnalistice a politice a na konci 60. let publikoval články v The New Republic i The Nation . V roce 1972 pracoval šest měsíců v prezidentské kampani George McGovern .
Witten navštěvoval University of Wisconsin – Madison jeden semestr jako postgraduální student ekonomie, než odešel. Vrátil se na akademickou půdu, v roce 1973 se zapsal do aplikované matematiky na Princetonské univerzitě , poté přesunul katedry a získal titul Ph.D. ve fyzice v roce 1976 a dokončení disertační práce s názvem „Některé problémy v analýze krátkých vzdáleností teorií rozchodů“ pod vedením Davida Grosse . Zastával stipendium na Harvardově univerzitě (1976–77), navštívil Oxfordskou univerzitu (1977–78), byl mladším kolegou v Harvardské společnosti přátel (1977–1980) a byl držitelem stipendia MacArthur Foundation (1982).
Výzkum
Polní medaile
Witten byl oceněn Fieldsovou medailí od Mezinárodní matematické unie v roce 1990 a stal se prvním fyzikem, který cenu získal.
V písemném projevu k ICM , Michael Atiyah řekl Witten:
„Přestože je rozhodně fyzikem (jak jasně ukazuje jeho seznam publikací), jeho ovládání matematiky je v konkurenci několika matematiků a jeho schopnost interpretovat fyzikální myšlenky v matematické formě je zcela jedinečná. Znovu a znovu překvapil matematickou komunitu tím, že brilantní aplikace fyzického vhledu vedoucí k novým a hlubokým matematickým větám ... Má hluboký dopad na současnou matematiku. V jeho rukou fyzika opět poskytuje bohatý zdroj inspirace a vhledu do matematiky. “
Jako příklad Wittenovy práce v čisté matematice Atiyah uvádí jeho aplikaci technik od kvantové teorie pole k matematickému předmětu nízko dimenzionální topologie . V pozdní 1980, Witten razil termín topologické kvantové teorie pole na určitý typ fyzikální teorie, ve kterém hodnoty střední hodnota ze zjistitelných množství kódují informace o topologii z časoprostoru . Witten si zejména uvědomil, že fyzikální teorie nyní nazývaná Chern-Simonsova teorie by mohla poskytnout rámec pro pochopení matematické teorie uzlů a 3-variet . Ačkoli Wittenova práce byla založena na matematicky špatně definovaném pojmu integrálu Feynmanovy cesty, a nebyla proto matematicky rigorózní , matematici dokázali systematicky rozvíjet Wittenovy myšlenky, což vedlo k teorii Reshetikhin – Turaev invariantů .
Dalším výsledkem, za který byla Wittenovi udělena Fieldsova medaile, byl jeho důkaz v roce 1981 o větě o pozitivní energii v obecné relativitě . Tato věta tvrdí, že (za vhodných předpokladů) je celková energie gravitačního systému vždy kladná a může být nulová, pouze pokud je geometrie časoprostoru geometrie plochého Minkowského prostoru . Stanovuje Minkowského prostor jako stabilní základní stav gravitačního pole . Zatímco původní důkaz tohoto výsledku díky Richardu Schoenovi a Shing-Tung Yau používal variační metody , Wittenův důkaz pro zjednodušení argumentu použil myšlenky z teorie supergravitace .
Třetí oblastí je uvedeno v adrese Atiyah je Witten práce týkající supersymetrii a teorii Morse , odvětví matematiky, která studuje na topologii z rozdělovačů s využitím koncept diferencovatelné funkce . Wittenova práce poskytla fyzický důkaz klasického výsledku, Morseovy nerovnosti , interpretací teorie pomocí supersymetrické kvantové mechaniky .
M-teorie
V polovině 90. let 20. století fyzici pracující na teorii strun vyvinuli pět různých konzistentních verzí teorie. Tyto verze jsou známé jako typ I , typ IIA , typ IIB a dvě varianty heterotické teorie strun ( SO (32) a E 8 × E 8 ). Myslelo se, že z těchto pěti kandidátských teorií je pouze jedna skutečná správná teorie všeho a tato teorie je ta, jejíž nízkoenergetický limit odpovídá fyzice pozorované v dnešním světě.
Ve svém projevu na konferenci teorie strun na University of Southern California v roce 1995 Witten učinil překvapivý návrh, že těchto pět strunných teorií ve skutečnosti nejsou odlišné teorie, ale různé limity jedné teorie, kterou nazval M-theory . Wittenův návrh byl založen na pozorování, že pět strunových teorií lze navzájem mapovat určitými pravidly nazývanými duality a jsou identifikovány těmito dualitami. Wittenovo oznámení vedlo k přívalu práce, nyní známé jako druhá revoluce superstrun .
Jiná práce
Další Wittenův příspěvek k fyzice byl výsledkem duality měřidla/gravitace. V roce 1997 Juan Maldacena zformuloval výsledek známý jako korespondence AdS/CFT , který vytváří vztah mezi určitými teoriemi kvantového pole a teoriemi kvantové gravitace . Maldacenův objev ovládal teoretickou fyziku vysokých energií za posledních 15 let, protože se uplatnil v teoretických problémech v kvantové gravitaci a teorii kvantového pole. Wittenova základní práce po Maldacenině výsledku vrhla světlo na tento vztah.
Ve spolupráci s Nathanem Seibergem Witten prokázal několik výkonných výsledků v kvantových polních teoriích. Ve svém příspěvku na teorii strun a nekomutativní geometrii Seiberg a Witten studovali určité nekomutativní kvantové teorie pole, které vznikají jako limity teorie strun. V dalším známém příspěvku studovali aspekty teorie supersymetrických měřidel . Druhý článek, spojený s Wittenovou dřívější prací na topologické teorii kvantového pole, vedl k vývoji v topologii hladkých 4-variet , zejména k pojmu Seiberg-Wittenových invariantů .
S Antonem Kapustinem vytvořil Witten hluboké matematické spojení mezi S-dualitou teorií rozchodů a geometrickou korespondencí Langlands . Částečně ve spolupráci se Seibergem, jeden z jeho nedávných zájmů zahrnuje aspekty terénního teoretického popisu topologických fází v kondenzované hmotě a non-supersymetrických dualit v polních teoriích, které mají mimo jiné velký význam v teorii kondenzovaných látek. Z generalizace modelů SYK z kondenzované hmoty a kvantového chaosu nedávno také přinesl tenzorové Gurauovy modely k významu holografických a kvantově gravitačních teorií.
Witten publikoval vlivnou a bystrou práci v mnoha aspektech kvantových teorií pole a matematické fyziky, včetně fyziky a matematiky anomálií, integrability, dualit, lokalizace a homologií. Mnoho z jeho výsledků hluboce ovlivnilo oblasti teoretické fyziky (často daleko za původním kontextem jeho výsledků), včetně teorie strun, kvantové gravitace a topologické kondenzované hmoty.
Ceny a vyznamenání
Witten byl oceněn řadou ocenění, včetně MacArthur Grant (1982), Fields Medal (1990), Golden Plate Award of American Academy of Achievement (1997), Nemmers Prize in Mathematics (2000), National Medal of Science (2002), Pythagoras Award (2005), Henri Poincaré Prize (2006), Crafoord Prize (2008), Lorentz Medal (2010) Isaac Newton Medal (2010) and the Fundamental Physics Prize (2012). Od roku 1999 je zahraničním členem Královské společnosti (Londýn) a v březnu 2016 byl zvolen čestným členem Královské společnosti v Edinburghu . Papež Benedikt XVI. Jmenoval Wittena členem Papežské akademie věd (2006). Objevil se také v seznamu 100 nejvlivnějších lidí časopisu TIME roku 2004. V roce 2012 se stal členem Americké matematické společnosti . Witten byl zvolen jako člen Americké akademie umění a věd v roce 1984 a člen Národní akademie věd v roce 1988.
V neformálním hlasování na kosmologické konferenci v roce 1990 získal Witten největší počet zmínek jako „nejchytřejší žijící fyzik“.
Osobní život
Witten je vdaná za Chiaru Nappi , profesorku fyziky na Princetonské univerzitě , od roku 1979. Mají dvě dcery a jednoho syna. Jejich dcera Ilana B. Witten je neurovědec na Princetonské univerzitě a dcera Daniela Witten je biostatistkou na Washingtonské univerzitě .
Witten sedí ve správní radě Američanů pro Peace Now a v poradní radě J Street . Podporuje řešení dvou států a zasazuje se o bojkot izraelských institucí a ekonomické aktivity za hranicemi roku 1967, i když ne samotného Izraele.
Vybrané publikace
- Některé problémy v analýze rozchodů na krátkou vzdálenost . Princetonská univerzita , 1976. ( disertační práce .)
- Roman Jackiw , David Gross , Sam B. Treiman , Edward Witten, Bruno Zumino . Aktuální algebra a anomálie: Sada poznámek a příspěvků z přednášek . World Scientific, 1985.
- Green, M. , John H. Schwarz a E. Witten. Teorie superstrun. Sv. 1, Úvod . Cambridgské monografie o matematické fyzice. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 1988. ISBN 978-0-521-35752-4 .
- Green, M., John H. Schwarz a E. Witten. Teorie superstrun. Sv. 2, Amplitudy smyček, anomálie a fenomenologie . Cambridge, UK: Cambridge University Press, 1988. ISBN 978-0-521-35753-1 .
- Kvantová pole a řetězce: kurz pro matematiky . Vols. 1, 2. Materiál ze zvláštního roku teorie kvantového pole konaného v Institutu pro pokročilé studium, Princeton, New Jersey, 1996–1997. Editovali Pierre Deligne , Pavel Etingof , Daniel S. Freed , Lisa C. Jeffrey , David Kazhdan , John W. Morgan , David R. Morrison a Edward Witten. American Mathematical Society, Providence, RI; Institute for Advanced Study (IAS), Princeton, NJ, 1999. Sv. 1: xxii+723 str .; Sv. 2: s. I – xxiv a 727–1501. ISBN 0-8218-1198-3 , 81–06 (81T30 81Txx).
Reference
externí odkazy
 |
Scholia má autorský profil pro Edwarda Wittena . |
- Webová stránka fakulty
- Publikace na ArXiv
- O'Connor, John J .; Robertson, Edmund F. , „Edward Witten“ , MacTutor Dějiny archivu matematiky , University of St Andrews
- Edward Witten z projektu Mathematics Genealogy Project
- Fyzikův fyzik spojuje povahu reality, rozhovor s Nathalie Wolchoverovou v časopise Quanta, 28. listopadu 2017