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他学历史成物理学家 却获得数学界的最高荣誉菲尔兹

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发表于 2019-3-3 11:22:16 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 酒哥 于 2019-3-3 11:45 编辑

新闻来源: 中科院物理所
不拿菲尔兹奖的历史系学生

不是一个好的物理学家

今天,小编来介绍一位“火星人”。



1951年,爱德华·威滕(Edward Witten)出生在美国马里兰州的一个犹太家庭(又是犹太人),父亲是一名研究广义相对论的理论物理学家。

不过,虽然父亲是一位理科学霸,但威滕却表示对物理没有感觉,他偏爱文学,从小最喜欢的就是历史和政治。。。

父亲经常在家里与好友讨论物理问题,威滕就在这样的气氛下,沉迷于历史。

神人的世界我不懂

并且,威滕立志长大后要当一名政治家或者新闻记者。父亲也是十分开明,并没有强迫儿子学习物理。



高中毕业后,威滕考上了约翰·霍普金斯大学,后来转学到布兰代斯大学。

在大学本科的时候,威滕是个十足的文科生,主修历史学,辅修语言学,并于1971年顺利拿下文学学士学位。

毕业后的威滕一心想要投身到国家的政治事业中,而且那个时候恰逢1972年美国总统大选,威滕就加入了民主党候选人乔治·麦戈文的竞选团队。



然而,在为麦戈文竞选工作的几个月时间里,威滕近距离地接触到了政治界以及新闻界,他发现,这里并不是他之前想象的那样,到处充满着尔虞我诈,如果自己继续投身于政界的话,很容易就会迷失自我。

后来,麦戈文败给了理查德·尼克松,而威滕也决定回到学校,继续深造。

我发现我最喜欢的还是学习

于是,威滕去到了威斯康星大学-麦迪逊分校,开始学习经济学。不过,读了一个学期,他就退学了!!!



因为,他在学习经济的过程中,发现自己喜欢的是数学!(貌似慢慢在靠近“正轨”)

于是,威滕去到了普林斯顿大学应用数学学院,然而,他还是不能“安心”,在学习数学的一年时间里,威滕终于找到了自己的最爱——物理,便转到了物理系,主修粒子物理学。



所以,威滕绕了一大圈,还是走上了跟父亲一样的道路。。。

弃文从理的威滕,由于自己本身过人的天赋,并没有费很大力气就获得了硕士学位,而且还选择继续攻读博士,并于1976年获得博士学位。

威滕的导师也是一位牛人,2004年诺贝尔物理学奖获得者——戴维·格罗斯(David Gross)。



博士毕业后,威滕去到了哈佛大学担任初级研究员,主攻量子场论。



量子场论是量子力学和经典场论相结合的物理理论,已被广泛的应用于粒子物理学和凝聚态物理学中。

29岁时,威滕就成为了普林斯顿大学的教授,把主要精力放在研究弦论上。



凭着惊人的物理直觉和超凡的数学能力,威滕很快就在弦论领域站稳脚跟,并于1984年在普林斯顿大学就弦论做了报告,是关于卡拉比-丘流形紧化的论文,立即在物理界掀起了一场超弦风暴。



后来,人们为了纪念这段短暂的弦论红火的时期,称之为“第一次超弦革命”。

20世纪的物理学有两次大革命:①狭义相对论和广义相对论(它几乎是爱因斯坦一人完成的);②量子理论的建立。

而经过物理学家的努力,量子理论与狭义相对论成功地结合成了量子场论,被认为是迄今为止最成功的理论。

不过,广义相对论尽管在太阳系乃至整个宇宙范围里,都能很好地与实验观测符合。但在某些极端的条件下,会引出时空奇异,因此,它自身是不够完善的。

就我们现在的认识水平,量子场论和广义相对论是相互不自洽的,因此量子场论和广义相对论应该在一个更大的理论框架里统一起来。

超弦理论是弦论的一种,可以说是狭义的弦论,是物理学家追求量子场论和广义相对论的统一理论的最自然的结果,爱因斯坦花费了后半生将近40年的主要精力去寻求和建立这个统一理论,却没有成功。



在超弦理论里,粒子是不存在的,存在的只是弦线在空间运动;这种极小的弦线做各种各样的振动,像小提琴这样的弦乐器,仅靠不多的几根弦线作各种各样的振动发出声音就能够发出无数种音色。



弦的运动是非常复杂的,而就从1984年起,人们认定能让弦运动得“最舒适”的就是10维空间。而在10维空间中,有5种自洽的超弦理论。

广义相对论没有对时空维数规定上限,在任何维黎曼流形上都能建立引力理论。超引力理论却对时空维数规定了一个上限——11维。

于是,无数位物理学家们开始探讨11维的超引力理论,然而却毫无进展,连“夸克之父”盖尔曼(M.Gell-Mann)都失望地表示:“让11维见鬼去吧!”





至此,弦理论的研究又回到了本来的低迷状态。(这是个无底洞,很多物理学家们只好放弃。)

不过,威滕还是持续的研究超弦理论,并且在研究物理的时候,不断推导出深刻的数学定理,比如,他用琼斯多项式来解释了陈省身-西门斯理论,这对于低维拓扑结构有深远影响,并推导出量子不变量。

因此,在1990年,威滕被授予数学界的最高荣誉——菲尔兹奖,成为了第一位也是迄今为止唯一一位获得该奖的物理学家。



1966年菲尔兹奖获得者迈克尔·阿蒂亚

在当年的菲尔兹奖颁奖大会上,著名英国数学家迈克尔·阿蒂亚(Michael Atiyah)受邀来介绍爱德华·威滕的工作,他因事未能出席大会,但是在书面发言中对威滕给予了极高的评价:

“虽然他绝对是一位物理学家,但他对数学的驾驭能力,足以与数学家媲美……他一次又一次超越了数学界,以巧妙的物理直觉导出新颖深刻的数学定理……他对现代数学影响巨大……凭着他,物理再次成为数学的丰富灵感和直觉的源头。”



1995年,威滕在南加州大学召开的超弦会议上做了报告,提出了M-理论,将弦的10维空间拓展到了11维,对当前所有的5种类型的弦理论进行了统一,证明了这5种弦理论实质上是等价的。



M理论认为,存在无数平行的是膜,膜相互作用碰撞,导致产生四种基本粒子,然后产生电磁波和物种,这就是宇宙大爆炸的原因。



威滕的这次发言,同样震惊四座,直接引发了弦论的第二次革命,一扫弦论持续了十多年的阴霾。

如今,M-理论被认为是描述宇宙最基本的理论,英国物理学家霍金也曾在他的著作《伟大设计》中,指出M理论可能是宇宙的终极理论。



威滕无疑是弦论的开创者,除此之外,他还是拓扑学、几何领域的顶尖专家。因此,这位具有超强数学能力的物理学家,算是横扫了物理界和数学界的各个大奖。



麦克阿瑟基金、狄拉克奖、菲尔兹奖、庞加莱奖,爱因斯坦科学奖、牛顿奖章、洛伦兹奖、克拉福德数学奖、美国国家科学奖章。。。

就差一个诺奖了

威滕还有各种的头衔,他是当代最聪明的理论物理学家;他被美国《生活》周刊评为二次大战后第六位最有影响的人物;2004年,他被选入《时代杂志》影响最大的100位人士中。



威滕的创造力惊人,迄今为止已经出版了350部论文著作,先后被引用超过5万多次,物理界排名第一。(霍金论文被引用1万多次,排名第24。)

据说每当一位牛人提出一个重大科学发现时,最好祈祷不要让威滕看上,因为他会很轻易地写个几百页的论文彻底将这个课题结束,导致别人无题可做。。。

所以,在当代物理学家中,威滕是H指数最高的一位。

H指数(Hindex)是一个混合量化指标,可用于评估研究人员的学术产出数量与学术产出水平。一名科学家的h指数是指其发表的N 篇论文中有h篇每篇至少被引h次、而其余N -h篇论文每篇被引均小于或等于h次。



威滕确实是除了牛顿、庞加莱等几位屈指可数的在数学物理跨界牛人之外,当今少有的能在数学和物理两大领域都作出一流成果的全能型科学家了!

众多同行认为威滕极有可能成为爱因斯坦的后继者,还有人说他是“当代的牛顿”。

不过,对于这些说法,威滕十分谦虚地表示:“我绝对不是当代牛顿,这种评价实在太高了,我只是一位普通的科学家。”



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