Edward Witten

Na verdade, para a maioria das coisas, sou completamente agnóstico politicamente.

Edward Witten é um físico matemático e teórico americano. Atualmente é o Charles Simonyi Professor na Escola de Ciências Naturais do Instituto de Estudos Avançados. Witten é pesquisador em teoria das cordas, gravidade quântica, teorias quânticas de campos supersimétricos e outras áreas de física matemática. Além de suas contribuições à física, o trabalho de Witten impactou significativamente a matemática pura. Em 1990, tornou-se o primeiro físico a receber a Medalha Fields da União Matemática Internacional, concedida por sua prova em 1981 do teorema da energia positiva em relatividade geral. Ele é considerado o fundador prático da Teoria M.

Primeiros anos e educação

Witten nasceu em 26 de agosto de 1951, em Baltimore, Maryland, em uma família judaica. É filho de Lorraine née Wollach Witten e Louis Witten, um físico teórico especializado em gravitação e relatividade geral.

Witten frequentou o Park School of Baltimore turma de '68 e recebeu seu diploma de Bacharel em Artes com especialização em história e secundária em linguística da Universidade Brandeis em 1971.

Tinha aspirações em jornalismo e política e publicou artigos tanto na The New Republic quanto na The Nation no final dos anos 1960. Em 1972, trabalhou por seis meses na campanha presidencial de George McGovern.

Witten frequentou a Universidade de Wisconsin–Madison por um semestre como aluno de pós-graduação em economia antes de desistir. Retornou à academia, se matriculando em matemática aplicada na Universidade de Princeton em 1973, depois mudando de departamento e recebendo um Ph.D. em física em 1976 e completando uma dissertação intitulada "Some problems in the short distance analysis of gauge theories" sob a supervisão de David Gross. Realizou uma bolsa na Universidade Harvard 1976–77, visitou a Universidade de Oxford 1977–78, foi fellow júnior na Sociedade de Fellows de Harvard 1977–1980, e realizou uma bolsa da Fundação MacArthur 1982.

Pesquisa

Trabalho da Medalha Fields

Witten recebeu a Medalha Fields da União Matemática Internacional em 1990, tornando-se o primeiro físico a ganhar o prêmio.

Em um endereço escrito para a ICM, Michael Atiyah disse sobre Witten,

Embora seja definitivamente um físico (como sua lista de publicações claramente mostra) seu domínio da matemática é rivalizado por poucos matemáticos, e sua habilidade de interpretar ideias físicas em forma matemática é bastante única. Repetidas vezes ele surpreendeu a comunidade matemática com uma aplicação brilhante de insight físico levando a novos e profundos teoremas matemáticos... Ele causou um impacto profundo na matemática contemporânea. Em suas mãos, a física é novamente uma fonte rica de inspiração e insight na matemática.

Como exemplo do trabalho de Witten em matemática pura, Atiyah cita sua aplicação de técnicas da teoria quântica de campos ao assunto matemático de topologia de baixa dimensão. No final dos anos 1980, Witten cunhou o termo teoria quântica de campo topológica para um certo tipo de teoria física na qual os valores de expectativa de quantidades observáveis codificam informações sobre a topologia do espaço-tempo. Em particular, Witten percebeu que uma teoria física agora chamada teoria de Chern–Simons poderia fornecer um framework para entender a teoria matemática de nós e 3-variedades. Embora o trabalho de Witten fosse baseado na noção matematicamente mal definida de uma integral de caminho de Feynman e, portanto, não fosse matematicamente rigoroso, matemáticos foram capazes de sistematicamente desenvolver as ideias de Witten, levando à teoria dos invariantes de Reshetikhin–Turaev.

Outro resultado pelo qual Witten foi premiado com a Medalha Fields foi sua prova em 1981 do teorema da energia positiva em relatividade geral. Este teorema afirma que sob suposições apropriadas a energia total de um sistema gravitacional é sempre positiva e pode ser zero apenas se a geometria do espaço-tempo for a do espaço plano de Minkowski. Estabelece o espaço de Minkowski como um estado fundamental estável do campo gravitacional. Enquanto a prova original deste resultado devido a Richard Schoen e Shing-Tung Yau usou métodos variacionais, a prova de Witten usou ideias da teoria da supergravidade para simplificar o argumento.

Uma terceira área mencionada no endereço de Atiyah é o trabalho de Witten relacionando supersimetria e teoria de Morse, um ramo da matemática que estuda a topologia de variedades usando o conceito de uma função diferenciável. O trabalho de Witten forneceu uma prova física de um resultado clássico, as desigualdades de Morse, interpretando a teoria em termos de mecânica quântica supersimétrica.

Teoria M

Em meados dos anos 1990, físicos que trabalham em teoria das cordas desenvolveram cinco versões diferentes e consistentes da teoria. Essas versões são conhecidas como tipo I, tipo IIA, tipo IIB, e os dois sabores da teoria heterótica de cordas SO32 e E8×E8. O pensamento era que destas cinco teorias candidatas, apenas uma era a verdadeira teoria de tudo correta, e essa teoria era aquela cujo limite de baixa energia correspondia à física observada em nosso mundo hoje.

Falando na conferência de teoria das cordas na Universidade de Southern California em 1995, Witten fez a sugestão surpreendente de que essas cinco teorias das cordas não eram de fato teorias distintas, mas limites diferentes de uma única teoria que ele chamou de Teoria M. A proposta de Witten era baseada na observação de que as cinco teorias das cordas podem ser mapeadas uma na outra por certas regras chamadas dualidades e são identificadas por essas dualidades. O anúncio de Witten levou a uma enxurrada de trabalho agora conhecido como a segunda revolução das supercordas.

Outro trabalho

Outra de suas contribuições à física foi para o resultado da dualidade de calibre/gravidade. Em 1997, Juan Maldacena formulou um resultado conhecido como a correspondência AdS/CFT, que estabelece uma relação entre certas teorias quânticas de campos e teorias de gravidade quântica. A descoberta de Maldacena dominou a física teórica de alta energia pelos últimos 15 anos por causa de suas aplicações a problemas teóricos em gravidade quântica e teoria quântica de campos. O trabalho fundacional de Witten seguindo o resultado de Maldacena esclareceu essa relação.

Em colaboração com Nathan Seiberg, Witten estabeleceu vários resultados poderosos em teorias quânticas de campos. Em seu artigo sobre teoria das cordas e geometria não comutativa, Seiberg e Witten estudaram certas teorias quânticas de campos não comutativas que surgem como limites da teoria das cordas. Em outro artigo bem conhecido, estudaram aspectos da teoria de calibre supersimétrica. O último artigo, combinado com o trabalho anterior de Witten em teoria quântica de campo topológica, levou a desenvolvimentos na topologia de 4-variedades suaves, em particular a noção de invariantes de Seiberg–Witten.

Com Anton Kapustin, fez conexões matemáticas profundas entre S-dualidade de teorias de calibre e a correspondência de Langlands geométrica. Parcialmente em colaboração com Seiberg, um de seus interesses recentes inclui aspectos de descrição teórica de campo de fases topológicas em matéria condensada e dualidades não supersimétricos em teorias de campos que, entre outras coisas, são de alta relevância em teoria de matéria condensada. A partir de uma generalização de modelos SYK da matéria condensada e caos quântico, ele também trouxe recentemente modelos tensores de Gurau para a relevância de teorias holográficas e de gravidade quântica.

Em geral, Witten realizou trabalhos influentes e perspicazes em muitos aspectos de teorias quânticas de campos e física matemática, incluindo a física e matemática de anomalias, integrabilidade, dualidades, localização, homologias e assim por diante. Muitos de seus resultados influenciaram profundamente muitas áreas da física teórica, frequentemente bem além do contexto original de seus resultados, incluindo teoria das cordas, gravidade quântica e matéria condensada topológica.

Prêmios e honras

Witten foi honrado com numerosos prêmios, incluindo uma Bolsa MacArthur 1982, a Medalha Fields 1990, o Prêmio Golden Plate da Academia Americana de Realizações 1997, o Prêmio Nemmers em Matemática 2000, a Medalha Nacional de Ciência 2002, Prêmio Pythagoras 2005, o Prêmio Henri Poincaré 2006, o Prêmio Crafoord 2008, a Medalha Lorentz 2010, a Medalha Isaac Newton 2010 e o Prêmio de Física Fundamental 2012. Desde 1999, é um Membro Estrangeiro da Royal Society Londres, e em março de 2016 foi eleito um Fellow Honorário da Royal Society of Edinburgh. Papa Bento XVI indicou Witten como membro da Pontifical Academy of Sciences 2006. Ele também apareceu na lista das 100 pessoas mais influentes de 2004 da revista TIME. Em 2012, tornou-se fellow da Sociedade Matemática Americana. Witten foi eleito como membro da Academia Americana de Artes e Ciências em 1984 e membro da Academia Nacional de Ciências em 1988.

Em uma votação informal em uma conferência de cosmologia de 1990, Witten recebeu o maior número de menções como "o físico vivo mais inteligente".

Vida pessoal

Witten é casado com Chiara Nappi, professora de física na Universidade de Princeton, desde 1979. Eles têm duas filhas e um filho. Sua filha Ilana B. Witten é uma neurocientista na Universidade de Princeton, e sua filha Daniela Witten é uma bioestatística na Universidade de Washington.

Witten faz parte do conselho de administração de Americans for Peace Now e do conselho consultivo de J Street. Ele apoia a solução de dois estados e defende um boicote de instituições israelenses e atividades econômicas além de suas fronteiras de 1967, embora não de Israel em si.

Publicações selecionadas

• Some Problems in the Short Distance Analysis of Gauge Theories. Universidade de Princeton, 1976. Dissertação.
• 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, e 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, e 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. Editado por Pierre Deligne, Pavel Etingof, Daniel S. Freed, Lisa C. Jeffrey, David Kazhdan, John W. Morgan, David R. Morrison e 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 e 727–1501. ISBN 0-8218-1198-3, 81–06 81T30 81Txx.