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数学家传记

爱德华·威滕Edward Witten

出生
1951年8月26日 美国马里兰州巴尔的摩

爱德华·威滕是一位美国数学家,因其在量子场论方面的工作而获得了约翰·查尔斯·菲尔兹奖章。

完整传记

爱德华·威滕出生于一个犹太家庭。他的母亲是Lorraine W 威滕,而他的父亲Louis Witten是一位理论物理学家,专攻引力和广义相对论。他的兄弟Matt 威滕作为编剧和电视制片人而闻名。

威滕就读于布兰迪斯大学,并于1971年获得学士学位。之后他前往普林斯顿,于1974年获得硕士学位,1976年获得博士学位。

完成博士学位后,威滕前往哈佛,在1976-77学年担任博士后研究员,随后从1977年到1980年担任初级研究员。1980年9月,威滕被任命为普林斯顿大学物理学教授。他于1982年获得麦克阿瑟 fellowship,并一直担任普林斯顿大学物理学教授,直到1987年被任命为高等爱德华·斯图迪研究院自然科学学院的教授。

威滕是一位数学物理学家,他拥有大量重要出版物,这些出版物完全属于物理学领域。然而,正如迈克尔·阿蒂亚在[3]中所写:-

尽管他无疑是一位物理学家(他的出版物清单清楚地表明了这一点),但很少有数学家在数学造诣上能与他匹敌,而他以数学形式阐释物理思想的能力更是独一无二。他一次又一次地以对物理洞察力的卓越应用引出新的深刻数学定理,令数学界感到惊讶。

在1988年的美国数学会百年纪念研讨会上,威滕解释了几何学与理论物理学之间的关系:-

过去,当人们想到物理学中的几何学时,主要想到的是经典物理学——特别是广义相对论——而不是quantum physics。……当然,量子物理学从一开始就在数学的许多领域产生了显著影响——仅举两例,泛函分析表示论。……若干重要影响带来了这一状况的改变。主要影响之一是对非阿贝尔规范理论在基本粒子物理学中核心作用的认识——这一认识在20世纪70年代中期已明确确立。另一个主要影响来自对超对称和弦理论的新兴研究。

在对这些理论物理学领域的研究中,威滕达到了很高的数学水平,这使他获得了数学家所能获得的最高荣誉,即菲尔兹奖。他于1990年在日本京都举行的国际数学家大会上领取了该奖章。大会论文集包含两篇文章,描述了使威滕获奖的数学工作。主要的颂词是迈克尔·阿蒂亚的文章[3],但迈克尔·阿蒂亚未能到京都发表演讲,因此大会上的演讲由路德维希·德米特里耶维奇·法捷耶夫[5]发表,他大量引用了迈克尔·阿蒂亚[3]。

导致威滕获得约翰·查尔斯·菲尔兹奖章的第一个主要贡献是他对正质量猜想的更简单证明,该猜想曾使丘成桐于1982年获得菲尔兹奖章。Gawedzki和Soulé在[9]中描述了威滕于1981年发表的这项工作:-

该证明……以一种微妙的方式运用了超对称的思想。这成为威滕后续许多工作的核心……

威滕的后续工作之一是一篇迈克尔·阿蒂亚在[3]中特别提到的论文,即1984年发表在Journal of 微分几何上的Supersymmetry and Morse theory迈克尔·阿蒂亚写道,这篇论文是:-

……对于有兴趣理解现代量子场论的几何学家来说是必读的。它还包含了对经典莫尔斯不等式的精彩证明,将临界点与同调联系起来。……威滕解释说,“超对称量子力学”不过是威廉·瓦兰斯·道格拉斯·霍奇-乔治·德拉姆理论。然而,这篇论文的真正目的是为作为无限维流形威廉·瓦兰斯·道格拉斯·霍奇-乔治·德拉姆理论的超对称量子场论奠定基础。威滕对这一领域的掌握程度,体现在他能够在后续的许多工作中明智而巧妙地运用这一困难的视角。

自从这篇极具影响力的论文发表以来,其中的思想在微分几何研究中已占据核心地位。威滕引入了进一步具有根本重要性的新思想,并在[9]中进行了描述:-

威滕随后给出了椭圆亏格的弦论解释,并为其刚性提供了论证……另一项新数学源于威滕关于整体引力反常的论文。……近年来,威滕将注意力集中在topological量子场论上。这些对应于拉格朗日量……形式地给出流形不变量。威滕用西蒙·唐纳森安德烈斯·弗洛尔的不变量描述了这些(扩展了迈克尔·阿蒂亚的早期思想),并推广了沃恩·弗雷德里克·兰德尔·琼斯纽结多项式……

[9]的作者们总结了威滕对数学的贡献:-

尽管大多不是以完整证明的形式出现,威滕的思想凭借其远见和概念清晰性引发了重大的数学发展,他的主要发现很快就成为了定理。他在1990年国际数学家大会上获得的菲尔兹奖章承认了他的工作对当代数学日益增长的影响。

迈克尔·阿蒂亚在[3]中以如下方式表达了同样的思想:-

……他对当代数学产生了深远的影响。在他手中,物理学再次为数学提供了丰富的灵感和洞见。当然,物理洞见并不总能立即导致严格的数学证明,但它常常引导人走向正确的方向,然后有望找到技术上正确的证明。威滕的工作就是这种情况。迄今为止,这种洞见从未让他失望,我们数学家理应期望的那种标准的严格证明也总是随之而来。

除了菲尔兹奖章之外,威滕还获得了令人惊讶的一长串奖项,这表明他的贡献受到了异常高度的重视。他获得了布兰迪斯大学(1988年)、耶路撒冷希伯来大学(1993年)、纽约哥伦比亚大学(1996年)、南加州大学(2004年)、约翰斯威廉·霍普金斯大学(2005年)和哈佛大学(2005年)的名誉学位。他获得了瑞士伯尔尼阿尔伯特·爱因斯坦学会颁发的阿尔伯特·爱因斯坦奖章(1985年)、New York Academy of Sciences颁发的物理与数学科学奖(1985年)、国际理论物理中心颁发的保罗·狄拉克奖章(1985年)、美国国家科学基金会颁发的Alan T Waterman奖(1986年)、普林斯顿大学颁发的麦迪逊奖章(1992年)、新泽西骄傲奖(1996年)、美国成就学院颁发的金盘奖(1997年)、斯德哥尔摩大学颁发的菲利克斯·克莱因奖章(1998年)、美国物理联合会颁发的Dannie Heineman奖(1998年)、西北大学颁发的Nemmers数学奖(2000年)、克莱数学研究所颁发的克莱研究奖(2001年)、美国和平现在组织颁发的Shalom奖(2002年)、国家科学奖章(2003年)、意大利克罗托内颁发的毕达哥拉斯奖(2005年)、以色列理工学院颁发的哈维奖(2006年)、国际数学物理协会颁发的儒勒·昂利·庞加莱奖(2006年)以及瑞典皇家科学院颁发的克拉福德数学奖(2008年)。他当选为众多科学院和学会的会士,如美国艺术与科学院(1984年)、美国物理学会(1984年)、National Academy of Sciences(1988年)、美国哲学学会(1994年)、Royal Society of London(1998年)、Academy of Sciences of Paris(2000年)和宗座科学院(2006年)。

参考文献

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