Edward Witten

Aslında, çoğu zaman, siyasi açıdan tamamen agnostik biriyim.

Edward Witten, Amerikalı matematiksel ve teorik fizikçidir. Şu anda İleri Araştırmalar Enstitüsü'nün Doğal Bilimler Okulu'nda Charles Simonyi Profesörü olarak görev yapmaktadır. Witten, sicim teorisi, kuantum yerçekimi, süpersimetrik kuantum alan teorileri ve matematiksel fiziğin diğer alanlarında araştırmacıdır. Fiziğe yaptığı katkıların yanı sıra, Witten'in çalışması saf matematiği önemli ölçüde etkilemiştir. 1990'da, Uluslararası Matematiksel Birliği tarafından Fields Madalyası alan ilk fizikçi olmuştur; bu ödül, genel görelilikte pozitif enerji teoreminin 1981'de yaptığı ispatı için verilmiştir. M-teorisinin pratik kurucusu olarak kabul edilir.

Erken yaşam ve eğitim

Witten, 26 Ağustos 1951'de Baltimore, Maryland'de Yahudi bir aileye doğmuştur. Lorraine née Wollach Witten ve Louis Witten'in oğludur; Louis Witten, yerçekimi ve genel görelilikte uzmanlaşmış teorik bir fizikçidir.

Witten, Park School of Baltimore '68 sınıfına devam etmiş ve 1971'de Brandeis Üniversitesi'nden tarih alanında lisans derecesi ve dilbilim alanında minör derecesi almıştır.

Gazetecilik ve politika konularında hevesli olmuş ve 1960'ların sonlarında The New Republic ve The Nation'da makaleler yayınlamıştır. 1972'de George McGovern'in başkanlık kampanyasında altı ay çalışmıştır.

Witten, Wisconsin–Madison Üniversitesi'ne ekonomi yüksek lisans öğrencisi olarak bir dönem devam ettikten sonra okuldan ayrılmıştır. Daha sonra akademiye geri dönmüş, 1973'te Princeton Üniversitesi'nde uygulamalı matematik bölümüne kaydolmuş, ardından bölüm değiştirerek 1976'da David Gross'un danışmanlığında "Some problems in the short distance analysis of gauge theories" (Ayar Teorilerinin Kısa Mesafe Analizi Konusunda Bazı Problemler) başlıklı bir tezle fizikte doktora derecesi almıştır. 1976–77'de Harvard Üniversitesi'nde stajyer olmuş, 1977–78'de Oxford Üniversitesi'ni ziyaret etmiş, 1977–1980'de Harvard Sosyal Bilimleri Enstitüsü'nde genç araştırma görevlisi olmuş ve 1982'de MacArthur Vakfı bursundan yararlanmıştır.

Araştırma

Fields Madalyası çalışması

Witten, 1990'da Uluslararası Matematiksel Birliği tarafından Fields Madalyası ile ödüllendirilmiş ve ödülü kazanan ilk fizikçi olmuştur.

ICM'ye yazılı bir açıklamada Michael Atiyah, Witten hakkında şunları söylemiştir:

Kesinlikle bir fizikçi olmasına rağmen (yayın listesi bunu açıkça gösteriyor) onun matematikteki bilgisi birkaç matematikçi dışında eşsizdir ve fiziksel fikirleri matematiksel biçimde yorumlama yeteneği oldukça benzersizdir. Defalarca matematikçi toplumunu, fiziksel içgörünün yeni ve derin matematiksel teoremler ortaya çıkaran parlak bir uygulamasıyla şaşırtmıştır... Çağdaş matematiğe derin bir etki yapmıştır. Onun ellerinde fizik, matematikte yeniden ilham ve içgörü kaynağı sağlamaktadır.

Witten'in saf matematiğe yaptığı çalışmalara bir örnek olarak, Atiyah kuantum alan teorisinin tekniklerinin düşük boyutlu topoloji matematiksel konusuna uygulanmasını göstermektedir. 1980'ler sonlarında Witten, topological quantum field theory (topolojik kuantum alan teorisi) terimini, gözlemlenebilir niceliklerin beklenti değerlerinin uzay-zaman topolojisine ilişkin bilgileri kodlayan belirli bir fiziksel teori türü için kullanmaya başlamıştır. Özellikle Witten, şu anda Chern–Simons teorisi olarak adlandırılan bir fiziksel teorinin düğümlerin ve 3-manifoldların matematiksel teorisini anlamak için bir çerçeve sağlayabileceğini fark etmiştir. Witten'in çalışması matematiksel olarak iyi tanımlanmamış Feynman yol integrali kavramına dayanmasına ve bu nedenle matematiksel olarak titiz olmamasına rağmen, matematikçiler Witten'in fikirlerini sistematik olarak geliştirebilmiş ve bu da Reshetikhin–Turaev değişmezleri teorisine yol açmıştır.

Witten'in Fields Madalyası aldığı bir diğer sonuç, 1981'de genel görelilikte pozitif enerji teoreminin ispatıdır. Bu teorem, uygun varsayımlar altında yerçekimsel bir sistemin toplam enerjisinin her zaman pozitif olduğunu ve yalnızca uzay-zamanın geometrisi düz Minkowski uzayı ise sıfır olabileceğini iddia etmektedir. Yerçekimsel alanın kararlı bir temel durumu olarak Minkowski uzayını belirler. Richard Schoen ve Shing-Tung Yau'nun bu sonucu elde etmesinin orijinal kanıtı değişimsel yöntemler kullanırken, Witten'in kanıtı argümanı basitleştirmek için supergravity teorisinden fikirler kullanmıştır.

Atiyah'ın açıklamasında bahsedilen üçüncü alan, Witten'in süpersimetri ve Morse teorisi ile ilişkili çalışmasıdır; Morse teorisi, matematikde türevlenebilir bir fonksiyon kavramı kullanarak manifoldların topolojisini inceleyen bir branştır. Witten'in çalışması, teoriyi süpersimetrik kuantum mekaniği açısından yorumlayarak klasik bir sonucun fiziksel kanıtını, Morse eşitsizliklerini vermiştir.

M-teorisi

1990'ların ortalarında sicim teorisi üzerinde çalışan fizikçiler teorinin beş farklı tutarlı versiyonunu geliştirmişlerdir. Bu versiyonlar tip I, tip IIA, tip IIB ve heterotic sicim teorisinin iki türü olan SO32 ve E8×E8 olarak bilinmektedir. Düşünce, bu beş aday teori arasından, yalnızca birinin her şeyin gerçek teorisi olduğu ve o teorinin düşük enerji limitinin bugünkü dünyada gözlenen fiziğe uygun olduğu şeklindeydi.

1995'te University of Southern California'daki sicim teorisi konferansında konuşan Witten, bu beş sicim teorisinin aslında ayrı teoriler olmadığı, ancak M-teorisi olarak adlandırdığı tek bir teorinin farklı limitlerinin olduğu konusunda şaşırtıcı bir öneri yapmıştır. Witten'in önerisi, beş sicim teorisinin dualities (dualite) adı verilen belirli kurallar aracılığıyla birbirine eşlenebileceği ve bu dualiteler tarafından tanımlandığı gözleminin temelinde yer almaktadır. Witten'in duyurusu, şimdi ikinci superstring devrimi olarak bilinen bir çalışma patlamasına yol açmıştır.

Diğer çalışmalar

Fiziğe yaptığı diğer katkılardan biri gauge/gravity duality sonucudur. 1997'de Juan Maldacena, belirli kuantum alan teorileri ile kuantum yerçekimi teorileri arasında bir ilişki kuran AdS/CFT karşılığı olarak bilinen bir sonucu formüle etmiştir. Maldacena'nın keşfi, kuantum yerçekimi ve kuantum alan teorisindeki teorik problemlere uygulanabilir olması nedeniyle son 15 yılda yüksek enerji teorik fiziğine hakim olmuştur. Witten'in Maldacena'nın sonucu izleyen temel çalışması bu ilişkiye ışık tutmuştur.

Nathan Seiberg ile işbirliğinde, Witten kuantum alan teorilerinde birçok güçlü sonuç elde etmiştir. Sicim teorisi ve değişmeli olmayan geometri konusundaki makalelerinde, Seiberg ve Witten sicim teorisinin limitlerinden ortaya çıkan belirli değişmeli olmayan kuantum alan teorilerini incelemişlerdir. Başka bir ünlü makalede, süpersimetrik ayar teorisinin yönlerini incelemişlerdir. İkinci makale, Witten'in topolojik kuantum alan teorisi konusundaki önceki çalışması ile birlikte, düz 4-manifoldların topolojisinde gelişmelere, özellikle Seiberg–Witten değişmezleri kavramına yol açmıştır.

Anton Kapustin ile birlikte, ayar teorilerinin S-dualitesi ve geometrik Langlands karşılığı arasında derin matematiksel bağlantılar kurmuştur. Kısmen Seiberg ile işbirliğinde, yakın tarihindeki ilgi alanları kondense madde fiziğindeki topolojik fazların alan teorik tanımlamasının yönlerini ve alan teorilerinde süpersimetrik olmayan dualliteleri içermektedir; bunlar diğer şeylerin yanı sıra kondense madde teorisinde yüksek uygunluğa sahiptir. Kondense madde ve kuantum kaosundan SYK modellerinin genelleştirilmesinden, yakın zamanlarda Gurau tensor modellerini holografik ve kuantum yerçekimi teorilerine uygunluk sağlamıştır.

Genel olarak Witten, kuantum alan teorileri ve matematiksel fiziğin birçok yönünde, anormallikler, integrallenebilirlik, dualiteler, lokalizasyon, homoloji vb. fiziği ve matematiği de içeren etkili ve anlayışlı çalışmalar yapmıştır. Sonuçlarının çoğu sicim teorisi, kuantum yerçekimi ve topolojik kondense madde dahil olmak üzere teorik fiziğin birçok alanını genellikle orijinal sonuçlarının bağlamının çok ötesinde derin bir şekilde etkilemiştir.

Ödüller ve onurlar

Witten, MacArthur Vakfı Bursundan 1982, Fields Madalyası 1990, American Academy of Achievement'ın Golden Plate Ödülü 1997, Nemmers Matematik Ödülü 2000, Ulusal Bilim Madalyası 2002, Pisagor Ödülü 2005, Henri Poincaré Ödülü 2006, Crafoord Ödülü 2008, Lorentz Madalyası 2010, Isaac Newton Madalyası 2010 ve Fundamental Physics Prize 2012 dahil olmak üzere çok sayıda ödülle onurlandırılmıştır. 1999'dan beri Royal Society London'un Yabancı Üyesidir ve Mart 2016'da Royal Society of Edinburgh'un Onursal Üyesi seçilmiştir. Papa XVI. Benediktus, Witten'i 2006'da Papalık Bilimler Akademisi üyeliğine atamıştır. Ayrıca 2004'te TIME dergisinin 100 En Etkili İnsanı listesinde yer almıştır. 2012'de American Mathematical Society'nin üyesi olmuştur. Witten, 1984'de American Academy of Arts and Sciences üyesi olarak seçilmiş ve 1988'de National Academy of Sciences üyesi olmuştur.

1990 kozmoloji konferansında yapılan gayri resmi bir anketinde Witten, "yaşayan en zeki fizikçi" olarak en çok bahsedilenleri aldı.

Kişisel yaşam

Witten, 1979'dan beri Princeton Üniversitesi'nde fizik profesörü olan Chiara Nappi ile evlidir. İki kızı ve bir oğlu vardır. Kızları Ilana B. Witten, Princeton Üniversitesi'nde sinir bilimci olarak çalışmakta, kızları Daniela Witten ise Washington Üniversitesi'nde biyoistatistikçidir.

Witten, Americans for Peace Now yönetim kurulunda ve J Street danışma kurulunda yer almaktadır. İki devletli çözümü desteklemekte ve İsrail kurumları ve 1967 sınırları ötesindeki ekonomik faaliyetlerin boykotundan yana olsa da İsrail'in kendisinin boykotundan yana değildir.

Seçilmiş yayınlar

• 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.