Иэн Виттен

Иэн Виттен — американский математик и физик-теоретик, один из ведущих специалистов в области теории струн и квантовой теории поля. Лауреат Филдсовской премии (1990) и других крупных научных наград. Профессор Института перспективных исследований в Принстоне (США). Внёс фундаментальный вклад в развитие М-теории, топологических квантовых теорий поля, теории суперсимметрии и математической физики.

Биография

Иэн Виттен родился 28 августа 1951 года в Балтиморе (штат Мэриленд, США) в семье физика-теоретика Луиса Виттена, специалиста по гравитации и теории относительности. Детство провёл в Вашингтоне, где его отец работал в Университете Джонса Хопкинса. В 1968 году поступил в Университет Джонса Хопкинса, но через год перевёлся в Брандейский университет, который окончил в 1971 году со степенью бакалавра по истории. В 1972 году получил степень магистра по математике в Принстонском университете, а в 1974 году — степень магистра по экономике в Гарвардском университете. В 1976 году под руководством Сидни Коулмана защитил докторскую диссертацию по физике в Гарварде.

С 1976 по 1980 год работал в Гарвардском университете в должности постдокторанта и младшего профессора. В 1980 году перешёл в Принстонский университет, где с 1987 года занимает должность профессора Института перспективных исследований. В 1990 году стал первым физиком, удостоенным Филдсовской премии — высшей награды в области математики. В 2004 году журнал «Time» включил его в список 100 самых влиятельных людей мира.

Научные достижения

Теория струн и М-теория

Виттен является одним из создателей современной теории струн. В 1984 году он совместно с Майклом Грином и Джоном Шварцем разработал механизм аномалий, который позволил построить непротиворечивые суперструнные теории. В 1995 году на конференции в Университете Южной Калифорнии он представил концепцию М-теории — единой 11-мерной теории, объединяющей все известные варианты теории струн. Эта работа стала основой для так называемой «второй суперструнной революции».

Топологические квантовые теории поля

В 1988 году Виттен ввёл понятие топологической квантовой теории поля (ТКПТ), в которой квантовые поля зависят только от топологических свойств пространства-времени, а не от метрики. Он построил топологическую версию теории Янга — Миллса и связал её с инвариантами Дональдсона — математическими объектами, используемыми для классификации гладких многообразий. За эту работу он получил Филдсовскую премию.

Суперсимметрия и супергравитация

Виттен внёс значительный вклад в теорию суперсимметрии. Он доказал теорему о несуществовании аномалий в суперсимметричных теориях, разработал методы суперсимметричного квантования и предложил механизмы нарушения суперсимметрии. Совместно с Эдвардом Виттеном (не родственник) и другими исследователями изучал супергравитацию — теорию, объединяющую гравитацию и суперсимметрию.

Квантовая теория поля и квантовая гравитация

Виттен разработал методы квантования калибровочных полей, в том числе формализм БРСТ (Бекки — Рюэ — Стора — Тютина) и методы континуального интеграла. Он также внёс вклад в теорию квантовой гравитации, предложив подходы, основанные на теории струн и М-теории.

Математическая физика

Виттен активно использует методы математики (алгебраическая топология, дифференциальная геометрия, теория представлений) для решения задач физики. Он ввёл понятие инвариантов Виттена — топологических инвариантов трёхмерных многообразий, связанных с квантовой теорией Черна — Саймонса. Эти инварианты нашли применение в теории узлов и квантовой топологии.

Основные работы

Виттен является автором более 300 научных статей и нескольких книг. Наиболее известные публикации:

• «Superstring theory» (совместно с М. Грином и Дж. Шварцем, 1987) — фундаментальный учебник по теории струн.
• «Topological quantum field theory» (1988) — статья, в которой введено понятие ТКПТ.
• «String theory and noncommutative geometry» (1999) — работа, связывающая теорию струн с некоммутативной геометрией.
• «Quantum field theory and the Jones polynomial» (1989) — статья, в которой установлена связь между квантовой теорией поля и инвариантами Джонса.

Награды и признание

• Филдсовская премия (1990) — за вклад в математическую физику, в частности за топологические квантовые теории поля.
• Медаль Дирака (2005) — за работы по теории струн и квантовой теории поля.
• Премия Киото (2014) — за фундаментальный вклад в развитие физики и математики.
• Премия Гейзенберга (2016) — за выдающиеся достижения в теоретической физике.
• Член Национальной академии наук США (1990), Американского философского общества (1995), Лондонского королевского общества (1999).

Критика и влияние

Работы Виттена оказали огромное влияние на развитие теоретической физики и математики. Однако некоторые его идеи, такие как М-теория, остаются непроверенными экспериментально и вызывают критику со стороны физиков, придерживающихся эмпирических подходов. Виттен известен своей способностью формулировать сложные концепции в ясной и доступной форме, что способствовало популяризации теории струн среди широкой научной аудитории.

Личная жизнь

Иэн Виттен женат на математике Кэролайн Виттен (урождённой Кларк), с которой познакомился в Принстоне. У них двое детей. Виттен активно занимается альпинизмом и является членом Американского альпийского клуба. В свободное время играет на фортепиано и увлекается историей науки.

Источники

• «Witten, Edward» — статья в Encyclopaedia Britannica.
• «Edward Witten: The Man Who Would Be King» — статья в журнале «Physics Today» (1995).
• «The String Theory Landscape» — книга Р. Пенроуза (2005).
• «Superstring Theory» — М. Грин, Дж. Шварц, Э. Виттен (1987).
• «Topological Quantum Field Theory» — Э. Виттен (1988).
• «Quantum Field Theory and the Jones Polynomial» — Э. Виттен (1989).