Edward Witten

In realtà, per la maggior parte, sono completamente agnostico politicamente.

Edward Witten è un fisico matematico e teorico americano. Attualmente ricopre la posizione di Charles Simonyi Professor nella School of Natural Sciences presso l'Institute for Advanced Study. Witten è un ricercatore in teoria delle stringhe, gravità quantistica, teorie quantistiche di campo supersimmetriche e altre aree della fisica matematica. Oltre ai suoi contributi alla fisica, il lavoro di Witten ha avuto un impatto significativo sulla matematica pura. Nel 1990, è diventato il primo fisico ad essere insignito della Medaglia Fields dall'International Mathematical Union, assegnatagli per la sua dimostrazione nel 1981 del teorema dell'energia positiva nella relatività generale. È considerato il fondatore pratico della M-teoria.

Giovinezza ed educazione

Witten è nato il 26 agosto 1951 a Baltimore, Maryland, in una famiglia ebrea. È figlio di Lorraine née Wollach Witten e Louis Witten, un fisico teorico specializzato in gravitazione e relatività generale.

Witten ha frequentato il Park School of Baltimore, classe del '68, e ha conseguito la laurea triennale con specializzazione in storia e una seconda specializzazione in linguistica presso la Brandeis University nel 1971.

Aveva aspirazioni nel giornalismo e nella politica e ha pubblicato articoli sia su The New Republic che su The Nation alla fine degli anni Sessanta. Nel 1972 ha lavorato per sei mesi nella campagna presidenziale di George McGovern.

Witten ha frequentato l'University of Wisconsin–Madison per un semestre come studente laureando in economia prima di abbandonare. È tornato all'accademia, iscrivendosi in matematica applicata presso la Princeton University nel 1973, poi ha cambiato dipartimento e ha conseguito un Ph.D. in fisica nel 1976 con una dissertazione dal titolo "Some problems in the short distance analysis of gauge theories" sotto la supervisione di David Gross. Ha tenuto una fellowship presso l'Harvard University dal 1976 al '77, ha visitato l'Oxford University dal 1977 al '78, è stato membro junior della Harvard Society of Fellows dal 1977 al 1980, e ha tenuto una fellowship della MacArthur Foundation dal 1982.

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Lavoro sulla Medaglia Fields

Witten è stato insignito della Medaglia Fields dall'International Mathematical Union nel 1990, diventando il primo fisico a vincere il premio.

In un indirizzo scritto all'ICM, Michael Atiyah ha detto di Witten,

Anche se è definitivamente un fisico (come la sua lista di pubblicazioni chiaramente dimostra) la sua conoscenza della matematica è rivaleggiata da pochi matematici, e la sua capacità di interpretare idee fisiche in forma matematica è piuttosto unica. Più e più volte ha sorpreso la comunità matematica con una brillante applicazione dell'intuizione fisica che ha portato a nuovi e profondi teoremi matematici... Ha avuto un impatto profondo sulla matematica contemporanea. Nelle sue mani la fisica è ancora una volta una fonte ricca di ispirazione e intuizione nella matematica.

Come esempio del lavoro di Witten nella matematica pura, Atiyah cita la sua applicazione di tecniche dalla teoria quantistica dei campi alla topologia in bassa dimensione. Alla fine degli anni Ottanta, Witten ha coniato il termine teoria quantistica dei campi topologici per un certo tipo di teoria fisica in cui i valori di aspettazione delle quantità osservabili codificano informazioni sulla topologia dello spaziotempo. In particolare, Witten ha realizzato che una teoria fisica ora chiamata teoria di Chern–Simons potrebbe fornire un quadro per comprendere la teoria matematica dei nodi e delle 3-varietà. Anche se il lavoro di Witten era basato sulla nozione matematicamente mal definita di un integrale di cammino di Feynman e quindi non era matematicamente rigoroso, i matematici sono stati in grado di sviluppare sistematicamente le idee di Witten, portando alla teoria degli invarianti di Reshetikhin–Turaev.

Un altro risultato per il quale Witten è stato insignito della Medaglia Fields è stata la sua dimostrazione nel 1981 del teorema dell'energia positiva nella relatività generale. Questo teorema afferma che sotto ipotesi appropriate l'energia totale di un sistema gravitazionale è sempre positiva e può essere zero solo se la geometria dello spaziotempo è quella dello spazio di Minkowski piatto. Stabilisce lo spazio di Minkowski come uno stato fondamentale stabile del campo gravitazionale. Mentre la dimostrazione originale di questo risultato dovuta a Richard Schoen e Shing-Tung Yau ha utilizzato metodi variazionali, la dimostrazione di Witten ha utilizzato idee dalla teoria della supergravità per semplificare l'argomento.

Una terza area menzionata nell'indirizzo di Atiyah è il lavoro di Witten che mette in relazione la supersimmetria e la teoria di Morse, un ramo della matematica che studia la topologia delle varietà usando il concetto di funzione differenziabile. Il lavoro di Witten ha fornito una dimostrazione fisica di un risultato classico, le disuguaglianze di Morse, interpretando la teoria in termini di meccanica quantistica supersimmetrica.

M-teoria

A metà degli anni Novanta, i fisici che lavoravano sulla teoria delle stringhe avevano sviluppato cinque diverse versioni coerenti della teoria. Queste versioni sono conosciute come tipo I, tipo IIA, tipo IIB, e i due sapori della teoria delle stringhe eterotiche SO32 e E8×E8. Il pensiero era che di queste cinque teorie candidate, solo una era la vera e propria teoria del tutto, e quella teoria era quella il cui limite a bassa energia corrispondeva alla fisica osservata nel nostro mondo oggi.

Parlando alla conferenza sulla teoria delle stringhe presso l'University of Southern California nel 1995, Witten ha formulato il sorprendente suggerimento che queste cinque teorie delle stringhe non erano in realtà teorie distinte, ma limiti diversi di un'unica teoria che ha chiamato M-teoria. La proposta di Witten era basata sull'osservazione che le cinque teorie delle stringhe possono essere mappate l'una sull'altra da certe regole chiamate dualità e sono identificate da queste dualità. L'annuncio di Witten ha portato a un gran numero di lavori ora conosciuti come la seconda rivoluzione delle superstring.

Altri lavori

Un altro dei suoi contributi alla fisica è stato il risultato della dualità gauge/gravità. Nel 1997, Juan Maldacena ha formulato un risultato noto come la corrispondenza AdS/CFT, che stabilisce una relazione tra certe teorie quantistiche dei campi e teorie della gravità quantistica. La scoperta di Maldacena ha dominato la fisica teorica dell'alta energia negli ultimi 15 anni a causa delle sue applicazioni ai problemi teorici nella gravità quantistica e nella teoria quantistica dei campi. Il lavoro fondazionale di Witten seguendo il risultato di Maldacena ha fatto luce su questa relazione.

In collaborazione con Nathan Seiberg, Witten ha stabilito diversi risultati potenti nelle teorie quantistiche dei campi. Nel loro articolo sulla teoria delle stringhe e la geometria non commutativa, Seiberg e Witten hanno studiato certe teorie quantistiche dei campi non commutative che emergono come limiti della teoria delle stringhe. In un altro articolo ben noto, hanno studiato aspetti della teoria di gauge supersimmetrica. Quest'ultimo articolo, combinato con il lavoro precedente di Witten sulla teoria quantistica dei campi topologici, ha portato a sviluppi nella topologia delle 4-varietà lisce, in particolare la nozione di invarianti di Seiberg–Witten.

Con Anton Kapustin, ha stabilito profonde connessioni matematiche tra la dualità S delle teorie di gauge e la corrispondenza geometrica di Langlands. Parzialmente in collaborazione con Seiberg, uno dei suoi interessi recenti include aspetti della descrizione della teoria dei campi delle fasi topologiche nella materia condensata e dualità non supersimmetriche nelle teorie dei campi che, tra le altre cose, sono di grande rilevanza nella teoria della materia condensata. Da una generalizzazione dei modelli SYK della materia condensata e del caos quantistico, ha anche di recente portato i modelli tensoriali di Gurau alla rilevanza delle teorie della gravità olografica e quantistica.

In generale, Witten ha svolto lavori influenti e perspicaci in molti aspetti delle teorie quantistiche dei campi e della fisica matematica, inclusa la fisica e la matematica delle anomalie, dell'integrabilità, delle dualità, della localizzazione, delle omologie e così via. Molti dei suoi risultati hanno profondamente influenzato molte aree della fisica teorica spesso ben oltre il contesto originale dei suoi risultati, inclusa la teoria delle stringhe, la gravità quantistica e la materia condensata topologica.

Premi e riconoscimenti

Witten è stato onorato con numerosi premi tra cui una MacArthur Grant nel 1982, la Medaglia Fields nel 1990, il Golden Plate Award dell'American Academy of Achievement nel 1997, il Nemmers Prize in Mathematics nel 2000, la National Medal of Science nel 2002, il Pythagoras Award nel 2005, il Henri Poincaré Prize nel 2006, il Crafoord Prize nel 2008, la Lorentz Medal nel 2010, l'Isaac Newton Medal nel 2010 e il Fundamental Physics Prize nel 2012. Dal 1999 è membro estero della Royal Society London, e nel marzo 2016 è stato eletto membro onorario della Royal Society of Edinburgh. Papa Benedetto XVI ha nominato Witten membro della Pontifical Academy of Sciences nel 2006. È apparso anche nella lista delle 100 persone più influenti di TIME magazine nel 2004. Nel 2012 è diventato membro della American Mathematical Society. Witten è stato eletto membro dell'American Academy of Arts and Sciences nel 1984 e membro della National Academy of Sciences nel 1988.

In un sondaggio informale presso una conferenza di cosmologia del 1990, Witten ha ricevuto il maggior numero di menzioni come "il fisico vivente più intelligente".

Vita personale

Witten è stato sposato con Chiara Nappi, professoressa di fisica presso la Princeton University, dal 1979. Hanno due figlie e un figlio. La loro figlia Ilana B. Witten è una neuroscienziata presso la Princeton University, e la figlia Daniela Witten è una biostatistica presso l'University of Washington.

Witten fa parte del consiglio di amministrazione di Americans for Peace Now e del consiglio consultivo di J Street. Sostiene la soluzione a due stati e sostiene un boicottaggio delle istituzioni israeliane e dell'attività economica oltre i suoi confini del 1967, anche se non di Israele stesso.

Pubblicazioni selezionate

• Some Problems in the Short Distance Analysis of Gauge Theories. Princeton University, 1976. Dissertation.
• Roman Jackiw, David Gross, Sam B. Treiman, Edward Witten, Bruno Zumino. Current Algebra and Anomalies: A Set of Lecture Notes and Papers. World Scientific, 1985.
• Green, M., John H. Schwarz, and E. Witten. Superstring Theory. Vol. 1, Introduction. Cambridge Monographs on Mathematical Physics. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 1988. ISBN 9780521357524.
• Green, M., John H. Schwarz, and E. Witten. Superstring Theory. Vol. 2, Loop Amplitudes, Anomalies and Phenomenology. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 1988. ISBN 9780521357531.
• Quantum fields and strings: a course for mathematicians. Vols. 1, 2. Material from the Special Year on Quantum Field Theory held at the Institute for Advanced Study, Princeton, NJ, 1996–1997. Edited by Pierre Deligne, Pavel Etingof, Daniel S. Freed, Lisa C. Jeffrey, David Kazhdan, John W. Morgan, David R. Morrison and Edward Witten. American Mathematical Society, Providence, RI; Institute for Advanced Study IAS, Princeton, NJ, 1999. Vol. 1: xxii+723 pp.; Vol. 2: pp. i–xxiv and 727–1501. ISBN 0-8218-1198-3, 81–06 81T30 81Txx.