Эдвард Виттен

Эдвард Виттен (англ. Edward Witten; род. 26 августа 1951, Балтимор, Мэриленд, США) — американский физик-теоретик и математик, один из ведущих современных исследователей в области теории струн, квантовой теории поля и математической физики. Профессор Института перспективных исследований в Принстоне (с 1987 года). Лауреат Филдсовской премии (1990) — высшей награды в области математики, что является уникальным случаем для физика по специальности. Виттен считается одним из отцов-основателей М-теории, предложившей единое описание различных версий теории суперструн.

Биография

Ранние годы и образование

Эдвард Виттен родился в семье физика-теоретика Луиса Виттена, специалиста по гравитации и общей теории относительности. Вырос в еврейской семье, получил светское воспитание. В 1968 году поступил в Университет Джонса Хопкинса, где изучал историю и лингвистику, получив степень бакалавра в 1971 году. В 1973 году получил степень магистра по прикладной математике в Принстонском университете. В 1976 году под руководством Дэвида Гросса защитил докторскую диссертацию по физике.

Научная карьера

После защиты диссертации Виттен работал в Гарвардском университете (1976—1980) и в Калифорнийском технологическом институте (1980—1982). В 1982 году вернулся в Принстон, где с 1987 года занимает должность профессора в Институте перспективных исследований. Виттен является членом Национальной академии наук США, Американской академии искусств и наук, а также иностранным членом Лондонского королевского общества и Российской академии наук (с 2016 года).

Основные научные достижения

Теория струн и М-теория

Виттен внёс решающий вклад в развитие теории суперструн. В 1984 году совместно с Майклом Грином и Джоном Шварцем он показал, что аномалии в теории струн сокращаются только для определённых калибровочных групп, что привело к первой «суперструнной революции». В 1995 году на конференции в Университете Южной Калифорнии Виттен предложил концепцию М-теории — единой 11-мерной теории, объединяющей пять известных версий теории суперструн. Эта идея положила начало второй «суперструнной революции».

Квантовая теория поля

Виттен разработал топологическую квантовую теорию поля (1988), которая позволила применять методы квантовой теории поля в топологии. Он также внёс вклад в теорию калибровочных полей, в частности, в изучение инстантонов и монополей. В 2003 году Виттен предложил интерпретацию квантовой теории поля в терминах теории струн, что привело к созданию теории «твисторных струн».

Математическая физика

Виттен известен применением физических идей к решению математических проблем. В 1982 году он доказал теорему об индексе для оператора Дирака в искривлённых пространствах. В 1986 году совместно с Майклом Атья он предложил интерпретацию инвариантов Джонса в теории узлов с помощью квантовой теории поля. В 1991 году Виттен использовал методы теории струн для доказательства гипотезы о зеркальной симметрии в алгебраической геометрии.

Теория гравитации

Виттен внёс вклад в теорию чёрных дыр, в частности, в изучение энтропии чёрных дыр в рамках теории струн. В 1996 году совместно с Эндрю Строминджером и Кумруном Вафой он показал, что микроскопические состояния чёрных дыр в теории струн могут быть подсчитаны, что подтвердило формулу Бекенштейна — Хокинга для энтропии.

Награды и признание

Филдсовская премия (1990)

Виттен стал первым физиком, удостоенным Филдсовской премии — высшей награды в математике. Премия была присуждена за «вклад в математическую физику, особенно за применение топологических методов в квантовой теории поля и за открытие топологических инвариантов».

Другие награды

• Премия Дэнни Хайнемана в области математической физики (1985)
• Премия Алана Тьюринга (1985, совместно с Майклом Грином и Джоном Шварцем)
• Премия по фундаментальной физике (2012, совместно с Натаном Зайбергом)
• Медаль Альберта Эйнштейна (2016)
• Премия Вольфа по физике (2016, совместно с Натаном Зайбергом и Яковом Зельдовичем (посмертно))

Публикации и влияние

Основные работы

Виттен является автором более 300 научных статей и нескольких книг, включая «Суперструны» (1987, совместно с Майклом Грином и Джоном Шварцем) и «Струны, браны и гравитация» (2000). Его работы цитируются десятками тысяч раз, что делает его одним из самых цитируемых физиков-теоретиков в истории.

Влияние на научное сообщество

Виттен считается одним из наиболее влиятельных физиков-теоретиков конца XX — начала XXI века. Его идеи легли в основу многих современных направлений в физике и математике, включая теорию струн, топологическую квантовую теорию поля и М-теорию. Виттен также известен как популяризатор науки: его лекции и статьи часто доступны для широкой аудитории.

Критика и дискуссии

Спорные аспекты теории струн

Работы Виттена, особенно в области теории струн, неоднократно подвергались критике со стороны части научного сообщества. Основные претензии касаются отсутствия экспериментальных подтверждений теории струн и её чрезвычайной математической сложности. Критики, такие как Ли Смолин и Питер Войт, утверждают, что теория струн не может быть проверена в обозримом будущем, что ставит под сомнение её статус как научной теории.

Ответы на критику

Виттен и его сторонники утверждают, что теория струн является единственной последовательной кандидатской теорией квантовой гравитации и что её математическая красота и внутренняя согласованность являются достаточными основаниями для её изучения. Виттен также подчёркивает, что теория струн уже привела к значительным математическим открытиям, независимо от её физической проверяемости.

Интересные факты

• Виттен является единственным физиком, получившим Филдсовскую премию. Математики часто называют его «физиком, который знает больше математики, чем любой математик».
• Виттен активно занимается популяризацией науки, выступая с лекциями для широкой аудитории, в том числе на конференциях TED и в рамках программы «Лекции по физике» в Принстоне.
• В 2012 году Виттен был включён в список «100 самых влиятельных людей мира» по версии журнала Time.

Источники

• Atiyah, M. (1990). «The Work of Edward Witten». Proceedings of the International Congress of Mathematicians.
• Greene, B. (1999). The Elegant Universe: Superstrings, Hidden Dimensions, and the Quest for the Ultimate Theory. W. W. Norton & Company.
• Witten, E. (1995). «String Theory Dynamics in Various Dimensions». Nuclear Physics B, 443(1-2), 85-126.
• Witten, E. (1998). «Anti De Sitter Space And Holography». Advances in Theoretical and Mathematical Physics, 2(2), 253-291.
• Witten, E. (2003). «Perturbative Gauge Theory as a String Theory in Twistor Space». Communications in Mathematical Physics, 252(1-3), 189-258.
• Smolin, L. (2006). The Trouble with Physics: The Rise of String Theory, the Fall of a Science, and What Comes Next. Houghton Mifflin Harcourt.
• Woit, P. (2006). Not Even Wrong: The Failure of String Theory and the Search for Unity in Physical Law. Basic Books.