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エドワード・ウィッテン（1951年8月26日生まれ）は、弦理論、位相量子場理論、および数学のさまざまな分野への貢献で知られるアメリカの理論物理学者です。彼はプリンストン高等研究所の自然科学部の名誉教授です。[ 4 ]ウィッテンは、弦理論、量子重力、超対称量子場理論、およびその他の数理物理学分野の研究者です。ウィッテンの研究は純粋数学にも大きな影響を与えています。 [ 5 ] 1990年、彼は物理学における数学的洞察、例えば1981年の一般相対性理論における正エネルギー定理の証明や、結び目のジョーンズ不変量をファインマン積分として解釈したことなどにより、国際数学連合からフィールズ賞を授与された最初の物理学者となりました。[ 6 ]彼はM理論の実質的な創始者とみなされています。[ 7 ]
ウィッテンは1951年8月26日、メリーランド州ボルチモアでユダヤ人の家庭に生まれ、 4人兄弟の長男となった。[ 8 ]弟のマット・ウィッテンは作家になり、弟のジェシー・アムノン・ウィッテンはフェイグレ・ドリンカー・ビドル＆リース法律事務所のパートナーとなった。[ 9 ]妹のセリア・M・ウィッテンはスタンフォード大学で数学の博士号を取得し[ 10 ]、その後マイアミ大学で医学博士号を取得した。[ 11 ]エドワード・ウィッテンは、ロレイン（旧姓ウォラック）ウィッテン[ 12 ]と、重力と一般相対性理論を専門とする理論物理学者ルイス・ウィッテンの息子である。[ 13 ]
ウィッテンはボルチモアのパークスクール（1968年卒）に通い、1971年にブランダイス大学で歴史学を専攻し言語学を副専攻として文学士号を取得した。 [ 14 ]
彼はジャーナリズムと政治に憧れ、1960年代後半には『ニュー・リパブリック』と『ネイション』の両方に記事を掲載した。 [ 15 ] [ 16 ] 1972年には、ジョージ・マクガバンの大統領選挙運動に6か月間携わった。[ 17 ]
ウィッテンはミシガン大学に経済学の大学院生として1学期在籍した後、中退した。[ 18 ]彼は学界に戻り、 1973年にプリンストン大学の応用数学科に入学し、その後学科を移り、 1976年に物理学の博士号を取得し、デイビッド・グロスの指導の下、「ゲージ理論の短距離解析におけるいくつかの問題」という論文を完成させた。[ 19 ]彼は国立電波天文台の夏季学生（1974年）であり、[ 20 ]ハーバード大学のフェローシップ（1976～77年）を受け、オックスフォード大学を訪問（1977～78年）し、[ 3 ] [ 21 ]ハーバード・ソサエティ・オブ・フェローズのジュニア・フェロー（1977～1980年）であり、マッカーサー財団フェローシップ（1982年）を受けた。[ 4 ]
ウィッテンは1990年に国際数学連合からフィールズ賞を授与された。 [ 22 ]
ICMへの書面による声明の中で、マイケル・アティヤはウィッテンについて次のように述べている。[ 5 ]
彼は間違いなく物理学者ですが（彼の出版物リストを見れば明らかです）、彼の数学の知識は他の数学者に匹敵する者はほとんどおらず、物理的な概念を数学的な形で解釈する能力は非常に独特です。彼は物理学の洞察を巧みに応用して、新しく深遠な数学の定理を生み出し、数学界を何度も驚かせてきました 。彼は現代数学に大きな影響を与えました。彼の手にかかると、物理学は再び数学に豊かなインスピレーションと洞察の源泉を提供してくれるのです。[ 5 ]
ウィッテンの純粋数学における業績の例として、アティヤは量子場理論の手法を低次元トポロジーという数学分野に応用したことを挙げている。1980年代後半、ウィッテンは、観測可能な量の期待値が時空のトポロジーに関する情報を符号化するある種の物理理論に対して、トポロジー量子場理論という用語を造語した。[ 23 ]特に、ウィッテンは、現在チャーン・サイモンズ理論と呼ばれる物理理論が、結び目と3次元多様体の数学理論を理解するための枠組みを提供できることに気づいた。[ 24 ]ウィッテンの研究は、数学的に定義が曖昧なファインマン経路積分の概念に基づいていたため、数学的に厳密ではなかったが、数学者たちはウィッテンのアイデアを体系的に発展させ、レシェティキン・トゥラエフ不変量の理論へと導いた。[ 25 ]
ウィッテンがフィールズ賞を受賞したもう一つの成果は、1981年に一般相対性理論における正エネルギー定理を証明したことである。[ 26 ]この定理は、（適切な仮定の下で）重力系の全エネルギーは常に正であり、時空の幾何学が平坦なミンコフスキー空間のものである場合にのみゼロになり得ると主張している。これは、ミンコフスキー空間を重力場の安定した基底状態として確立するものである。リチャード・シューンとシン・トゥン・ヤウによるこの結果の元の証明は変分法を使用していたが、[ 27 ] [ 28 ]ウィッテンの証明は超重力理論のアイデアを使用して議論を簡略化した。[ 29 ]
アティヤ氏の講演で言及された3つ目の分野は、ウィッテン氏の超対称性とモース理論[ 30 ]の関係に関する研究である。モース理論は、微分可能な関数の概念を用いて多様体のトポロジーを研究する数学の一分野である。ウィッテン氏の研究は、モース不等式という古典的な結果を、超対称量子力学の観点から解釈することで物理的に証明した[ 30 ]。
1990年代半ばまでに、弦理論に取り組む物理学者たちは、 5つの異なる一貫性のある理論バージョンを開発しました。これらのバージョンは、タイプI、タイプIIA、タイプIIB 、およびヘテロティック弦理論の2つのフレーバー（SO(32)とE8 ×E8 ）として知られています。これらの5つの候補理論のうち、実際に正しい万物の理論は1つだけであり、その理論は、低エネルギー限界が今日の私たちの世界で観測されている物理と一致する理論であると考えられていました。[ 31 ]
南カリフォルニア大学で開催されたStrings '95会議で講演したウィッテンは、これら5つの弦理論は実際には別々の理論ではなく、彼がM理論と呼んだ単一の理論の異なる極限であるという驚くべき提案をした。[ 32 ] [ 33 ]ウィッテンの提案は、5つの弦理論は双対性と呼ばれる特定の規則によって互いに対応付けられ、これらの双対性によって識別されるという観察に基づいていた。これは、現在第2次超弦革命として知られる一連の研究につながった。[ 31 ]
ウィッテンの物理学への貢献のもう 1 つは、ゲージ/重力双対性の結果でした。1997 年に、フアン・マルダセナはAdS/CFT 対応として知られる結果を定式化し、特定の量子場理論と量子重力理論の間の関係を確立しました。[ 34 ]マルダセナの発見は、量子重力と量子場理論の理論的問題への応用により、過去 15 年間、高エネルギー理論物理学を支配してきました。マルダセナの結果に続くウィッテンの基礎的な研究は、この関係に光を当てました。[ 35 ]
ネイサン・セイバーグとの共同研究で、ウィッテンは量子場理論においていくつかの強力な成果を確立した。弦理論と非可換幾何学に関する論文で、セイバーグとウィッテンは弦理論の極限として生じる特定の非可換量子場理論を研究した。 [ 36 ]別の有名な論文では、彼らは超対称ゲージ理論の側面を研究した。[ 37 ]後者の論文は、ウィッテンの以前の位相的量子場理論に関する研究[ 23 ]と相まって、滑らかな4次元多様体の位相、特にセイバーグ・ウィッテン不変量の概念の発展につながった。[ 38 ]
ウィッテンはアントン・カプスティンと共に、ゲージ理論のS双対性と幾何学的ラングランズ対応の間に深い数学的つながりを見出しました。[ 39 ]セイバーグとの共同研究もあって、最近の彼の関心事の一つは、凝縮系物質における位相的相の場の理論的記述の側面と、凝縮系物質理論において特に重要な場の理論における非超対称双対性です。2016年には、テンソルモデルをサチデフ・イェ・キタエフモデルの一般化として用いることで、ホログラフィック重力理論や量子重力理論との関連性も示しました。[ 40 ]
ウィッテンは、異常、可積分性、双対性、局在、相同性の物理学と数学を含む、量子場理論と数理物理学の多くの側面で影響力のある洞察に満ちた研究を発表してきました。彼の成果の多くは、弦理論、量子重力、トポロジカル凝縮物質など、理論物理学の分野（多くの場合、彼の成果の元の文脈をはるかに超えて）に深く影響を与えています。[ 41 ]特に、ウィッテンは、BCFW 再帰関係として知られる散乱振幅を計算する方法について、ルース・ブリットと共同研究したことで知られています。
ウィッテンは、マッカーサー賞（1982年）、フィールズ賞（1990年）、アメリカ功績アカデミーのゴールデンプレート賞（1997年）[ 42 ] 、ネマーズ数学賞（2000年）、国家科学賞[ 43 ]（2002年）、ピタゴラス賞[ 44 ] （2005年）、アンリ・ポアンカレ賞（ 2006年）、クラフォード賞（ 2008年）、ローレンツ賞（2010年）、アイザック・ニュートン賞（2010年） 、基礎物理学ブレークスルー賞（2012年）など、数々の賞を受賞している。1999年以来、ロンドン王立協会の外国人会員であり、2016年3月にはエディンバラ王立協会の名誉フェローに選出された。[ 45 ] [ 46 ]ベネディクト 16 世は、ウィッテンを教皇庁科学アカデミーの会員に任命した(2006 年)。彼はまた、タイム誌の2004 年の最も影響力のある 100 人のリストにも掲載された。2012年に、彼はアメリカ数学会のフェローになった。[ 47 ]ウィッテンは、1984 年にアメリカ芸術科学アカデミーの会員に、1988 年に米国科学アカデミーの会員に、 1993 年にアメリカ哲学協会の会員に選出された。 [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ] 2022 年 5 月に、彼はペンシルベニア大学から名誉理学博士号を授与された。[ 51 ]
1990年の宇宙論会議で行われた非公式のアンケートでは、ウィッテンは「現存する最も賢い物理学者」として最も多くの言及を受けた。[ 52 ]
ウィッテンは1979年からプリンストン大学の物理学教授であるキアラ・ナッピと結婚している。 [ 53 ]彼らには2人の娘と1人の息子がいる。娘のイラナ・B・ウィッテンはプリンストン大学の神経科学者であり、[ 54 ]娘のダニエラ・ウィッテンはワシントン大学の生物統計学者である。[ 55 ]
ウィッテンはアメリカンズ・フォー・ピース・ナウの理事会メンバーであり、 Jストリートの諮問委員会のメンバーでもある。[ 56 ]彼は二国家解決を支持し、イスラエル自体ではなく、1967年の国境を越えたイスラエルの機関や経済活動のボイコットを提唱している。[ 57 ]ウィッテンは1960年代に1年間イスラエルに住んでいた。[ 58 ]
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