Edward Witten (Baltimore, 26 de agosto de 1951) es un físico teórico y matemático estadounidense. Ha desarrollado la mayor parte de su labor científica en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton. Se le deben grandes contribuciones a la física teórica de las partículas elementales, la teoría de cuerdas y a la teoría cuántica de campos (en especial, en la cromodinámica cuántica).
El trabajo de Witten también ha tenido un impacto significativo en las matemáticas puras. En 1990, se convirtió en el primer físico en recibir la Medalla Fields de la Unión Matemática Internacional por sus aportaciones matemáticas a la física, como su demostración en 1981 del teorema de la energía positiva en la relatividad general y su interpretación de los invariantes de Jones de los nudos como integrales de Feynman. Se le considera el fundador práctico de la teoría M.Duff 1998, pág. 65
Es el principal responsable de la segunda revolución de la teoría de cuerdas, llamada ahora teoría de supercuerdas. La teoría originalmente proponía el uso de entidades extendidas (cuerdas), para modelar el comportamiento del mundo cuántico, pero después se presentaron algunos fallos internos en ella, como el comportamiento taquiónico, además de que algunos físicos objetaban porque la teoría era mecanocuanticamente consistente solo si el número de dimensiones era de 26.
Después, en los ochenta, con algunos físicos, introduciendo la generalización conocida como grupos de supersimetría, trabajó en la teoría hasta hacerla consistente, se redujo la dimensionalidad de 26 a 10 (9 dimensiones espaciales y una temporal), se eliminó el problema taquiónico, y pasó de ser una teoría de interacciones fuertes (pues las cuerdas fueron propuestas por algunos resultados curiosos en la resolución de ciertos diagramas de Feynman, que surgen en la teoría cuántica de campos) a ser una teoría que describe tanto el comportamiento cuántico como el de la gravedad (la buscada gravedad cuántica).
Trayectoria Nació el 26 de agosto de 1951 en Baltimore, Maryland, en el seno de una familia judía, siendo el mayor de cuatro hijos. Hijo de Louis Witten, físico que se especializó en la gravitación y la relatividad general, y Lorraine Wollach. Su hermano Matt Witten es escritor guionista y productor de varias series de televisión muy conocidas como L.A. Law y House, y su hermano Jesse Amnon Witten se convirtió en socio del bufete de abogados Faegre Drinker Biddle & Reath. Su hermana Celia M. Witten obtuvo un doctorado en matemáticas de la Universidad de Stanford y luego un título de médica de la Universidad de Miami. Edward Witten es hijo de Lorraine (nacida Wollach) Witten y Louis Witten, un físico teórico especializado en gravitación y relatividad general.
Witten asistió a la Park School de Baltimore (promoción de 1968) y recibió su licenciatura en Artes con especialización en historia y subespecialización en lingüística de la Universidad de Brandeis en 1971. Tenía aspiraciones en el periodismo y la política, y publicó artículos tanto en The New Republic como en The Nation a finales de la década de 1960. En 1972, trabajó durante seis meses en la campaña presidencial de George McGovern. Alt URL
Asistió a la Universidad de Michigan durante un semestre como estudiante de posgrado en economía antes de abandonar los estudios. Regresó al mundo académico, matriculándose en matemáticas aplicadas en la Universidad de Princeton en 1973, luego cambió de departamento y obtuvo un doctorado en física en 1976 y completó una disertación, "Algunos problemas en el análisis de corta distancia de las teorías de gauge", bajo la supervisión de David Gross. Fue estudiante de verano del Observatorio Nacional de Radioastronomía (1974), tuvo una beca en la Universidad de Harvard (1976–77), visitó la Universidad de Oxford (1977–78),Interview by Hirosi Ooguri , Notices of the American Mathematical Society, May 2015, pp. 491–506. fue becario junior en la Sociedad de Becarios de Harvard (1977–1980) y tuvo una beca de la Fundación MacArthur (1982).
Luego, trabajó en la Universidad Harvard para la Harvard Society of Fellows como Junior Fellow y en Princeton como profesor. Estuvo por espacio de dos años en Caltech, de 1999 a 2001. Actualmente es profesor de física matemática en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton. Se casó con Chiara Nappi, profesora de física en la universidad de Princeton.
El trabajo de Witten combina la física teórica con las matemáticas modernas. Sus trabajos principales han sido, sobre todo, en la teoría cuántica de campos y la teoría de cuerdas, y en áreas relacionadas de la topología y de la geometría. Entre sus muchas contribuciones están su prueba de la positividad de la energía en la teoría general de la relatividad, su trabajo sobre Supersimetría, su introducción de la teoría cuántica de campos topológicos y su trabajo de simetría especular y teoría gauge, y su conjetura sobre la existencia de la teoría M.
Witten ha sido el primer físico en ganar la Medalla Fields de la Unión Matemática Internacional en 1990.
alt=Edward Witten y Shigefumi Mori. Medalla Fields|izquierda|miniaturadeimagen|Edward Witten (a la izquierda) junto al matemático Shigefumi Mori, probablemente en el ICM de 1990, donde recibieron la Medalla Fields En un discurso escrito al ICM, Michael Atiyah dijo de Witten:
Como ejemplo del trabajo de Witten en matemáticas puras, Atiyah cita su aplicación de técnicas de la teoría cuántica de campos al tema matemático de la topología de baja dimensión. A finales de la década de 1980, Witten acuñó el término teoría cuántica de campos topológica para un cierto tipo de teoría física en la que los valores esperados de las cantidades observables codifican información sobre la topología del espacio-tiempo. En particular, Witten se dio cuenta de que una teoría física ahora llamada teoría de Chern-Simons podría proporcionar un marco para comprender la teoría matemática de nudos y variedades tridimensionales. Aunque el trabajo de Witten se basaba en la noción matemáticamente mal definida de una integral de trayectoria de Feynman y, por lo tanto, no era matemáticamente riguroso, los matemáticos pudieron desarrollar sistemáticamente las ideas de Witten, lo que condujo a la teoría de los invariantes de Reshetikhin-Turaev.
Otro resultado por el que Witten recibió la Medalla Fields fue su demostración en 1981 del teorema de la energía positiva en la relatividad general. Este teorema afirma que (bajo supuestos apropiados) la energía total de un sistema gravitatorio es siempre positiva y puede ser cero solo si la geometría del espacio-tiempo es la del espacio de Minkowski plano. Esto establece el espacio de Minkowski como un estado fundamental estable del campo gravitatorio. Si bien la demostración original de este resultado debida a Richard Schoen y Shing-Tung Yau utilizó métodos variacionales, la demostración de Witten utilizó ideas de la teoría de la supergravedad para simplificar el argumento.
Una tercera área mencionada en el discurso de Atiyah es el trabajo de Witten que relaciona la supersimetría y la teoría de Morse, una rama de las matemáticas que estudia la topología de las variedades utilizando el concepto de una función diferenciable. El trabajo de Witten proporcionó una prueba física de un resultado clásico, las desigualdades de Morse, al interpretar la teoría en términos de mecánica cuántica supersimétrica.
Otros trabajos alt=congreso «Strings 2001», celebrado en el TIFR de Bombay (India)|miniaturadeimagen|Edward Witten (en el centro) junto a David Gross y Stephen Hawking en el congreso «Strings 2001», celebrado en el TIFR de Bombay (India) Otra de las contribuciones de Witten a la física fue el resultado de la dualidad gauge/gravedad. En 1997, Juan Maldacena formuló un resultado conocido como la correspondencia AdS/CFT, que establece una relación entre ciertas teorías cuánticas de campos y teorías de gravedad cuántica. El descubrimiento de Maldacena ha dominado la física teórica de altas energías durante los últimos 15 años debido a sus aplicaciones a problemas teóricos en gravedad cuántica y teoría cuántica de campos. El trabajo fundamental de Witten, tras el resultado de Maldacena, ha arrojado luz sobre esta relación.
En colaboración con Nathan Seiberg, Witten estableció varios resultados importantes en las teorías cuánticas de campos. En su artículo sobre teoría de cuerdas y geometría no conmutativa, Seiberg y Witten estudiaron ciertas teorías cuánticas de campos no conmutativas que surgen como límites de la teoría de cuerdas. En otro artículo conocido, estudiaron aspectos de la teoría de gauge supersimétrica. Este último artículo, combinado con el trabajo anterior de Witten sobre la teoría cuántica de campos topológica, condujo a desarrollos en la topología de las 4-variedades suaves, en particular la noción de invariantes de Seiberg-Witten.
Con Anton Kapustin, Witten ha establecido profundas conexiones matemáticas entre la dualidad S de las teorías de gauge y la correspondencia geométrica de Langlands. En parte en colaboración con Seiberg, uno de sus intereses recientes incluye aspectos de la descripción teórica de campos de fases topológicas en materia condensada y dualidades no supersimétricas en teorías de campos que, entre otras cosas, son de gran relevancia en la teoría de la materia condensada. En 2016, también ha aportado relevancia a los modelos tensoriales en las teorías de la gravedad holográfica y cuántica, al utilizarlos como una generalización del modelo de Sachdev-Ye-Kitaev.
Witten ha publicado trabajos influyentes y perspicaces en muchos aspectos de las teorías cuánticas de campos y la física matemática, incluyendo la física y las matemáticas de las anomalías, la integrabilidad, las dualidades, la localización y las homologías. Muchos de sus resultados han influido profundamente en áreas de la física teórica (a menudo mucho más allá del contexto original de sus resultados), incluyendo la teoría de cuerdas, la gravedad cuántica y la materia condensada topológica. En particular, Witten es conocido por colaborar con Ruth Britto en un método para calcular amplitudes de dispersión conocido como relaciones de recursión BCFW.
Vida Personal Witten está casado con Chiara Nappi, profesora de física en la Universidad de Princeton, desde 1979. Tienen dos hijas y un hijo. Su hija Ilana B. Witten es neurocientífica en la Universidad de Princeton, y su hija Daniela Witten es bioestadística en la Universidad de Washington.
Witten forma parte de la junta directiva de Americans for Peace Now y del consejo asesor de J Street. Apoya la solución de dos Estados y aboga por un boicot a las instituciones israelíes y a la actividad económica más allá de sus fronteras de 1967, aunque no a Israel en sí. Witten vivió en Israel durante un año en la década de 1960.
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