將廣義相對(duì)論和量子熱學(xué)統(tǒng)一上去的嘗試可以溯源到1940年代。正如加來道雄(Kaku)所說的"上帝多項(xiàng)式",這個(gè)多項(xiàng)式包含了所有主要的化學(xué)學(xué)定理,包括量子熱學(xué)和廣義相對(duì)論,是解釋宇宙中每一個(gè)化學(xué)現(xiàn)象的終極物理公式。聽上去很吸引人,不是嗎?
1990年的菲爾茲獎(jiǎng),是純物理領(lǐng)域最負(fù)盛名的獎(jiǎng)項(xiàng),授予了一位理論化學(xué)學(xué)家愛德華-威滕。愛德華-威滕博士是第一位被國際物理聯(lián)盟授予該獎(jiǎng)狀的化學(xué)學(xué)家,由于他在1981年證明了廣義相對(duì)論中的正能量定律。他是廣義相對(duì)論和量子熱學(xué)統(tǒng)一理論(亦稱超弦理論)發(fā)展過程中最重要的人物之一。
30多年來,威滕作為超弦理論的領(lǐng)導(dǎo)者,對(duì)理論化學(xué)學(xué)和純物理作出了重大貢獻(xiàn),并促進(jìn)了物理的發(fā)展,使得許多物理家進(jìn)行了前沿研究。威滕仍然在研究,并在物理化學(xué)學(xué)的多個(gè)領(lǐng)域提供了至關(guān)重要的貢獻(xiàn),包括弦理論、量子引力和超對(duì)稱量子場(chǎng)理論。威滕在數(shù)學(xué)學(xué)界掀起了時(shí)尚,如同梵高在藝術(shù)領(lǐng)域掀起時(shí)尚一樣,通過運(yùn)用他的數(shù)學(xué)直覺和物理方法,推進(jìn)了物理和數(shù)學(xué)學(xué)的發(fā)展。正如塞繆爾·特里曼()在《紐約晨報(bào)》雜志(1987年出版的《萬物理論》)中所說的:
我們不應(yīng)當(dāng)常常拿愛因斯坦作比較,但說到威騰,他就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他人了。他讓一群人走上了新的公路。他提出了高貴的、嘆為觀止的證明…
威滕于1951年8月26日出生在黎巴嫩成都芝加哥,母親路易斯-威滕是一位理論化學(xué)學(xué)家,專門研究引力和廣義相對(duì)論。威滕就讀于芝加哥景區(qū)中學(xué),與其他化學(xué)學(xué)家不同,他于1971年獲得布蘭代斯學(xué)院的文學(xué)士學(xué)位,主修歷史,輔修語言學(xué)。因?yàn)閷?duì)語言學(xué)有濃烈的興趣,威滕對(duì)政治也有志向。結(jié)業(yè)后,他還為喬治·麥戈文的首相競(jìng)選工作。
威滕隨即在普利茅斯學(xué)院麥迪遜校區(qū)攻讀經(jīng)濟(jì)學(xué),但在完成一個(gè)學(xué)期退后學(xué),并于1973年在耶魯學(xué)院攻讀應(yīng)用物理,之后在理論化學(xué)學(xué)家和2004年數(shù)學(xué)學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)得主大衛(wèi)-格羅斯的指導(dǎo)下現(xiàn)代量子物理學(xué)之父,于1976年獲得數(shù)學(xué)學(xué)博士學(xué)位,完成了題為"規(guī)范理論短距離剖析中的幾個(gè)問題(Someintheshortofgauge)"的論文。
大多數(shù)沒有接受過數(shù)學(xué)訓(xùn)練的人可能會(huì)覺得化學(xué)學(xué)家的工作是一個(gè)非常復(fù)雜的估算問題,但這并不是它的本質(zhì)。它的本質(zhì)是,數(shù)學(xué)學(xué)是關(guān)于概念的,想要理解概念,世界運(yùn)作的原理。——愛德華-威滕。
威滕被覺得是現(xiàn)代弦理論之父,由于他對(duì)該理論的物理發(fā)展作出了無與倫比的貢獻(xiàn)。并且,威滕對(duì)這一令人著迷的新數(shù)學(xué)學(xué)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)到底是哪些,他勇于調(diào)和廣義相對(duì)論和量子熱學(xué)?20世紀(jì)70年代初,當(dāng)時(shí)化學(xué)學(xué)家們正在找尋將費(fèi)米子列入弦理論譜系的方式,這造成了超對(duì)稱的提出,一種從玻骰子和費(fèi)米子轉(zhuǎn)化的物理模型。就這樣,它造成了一種新理論的發(fā)明(現(xiàn)今稱為超弦理論),基本上是包括費(fèi)米子震動(dòng)的弦理論。
但發(fā)展這些新理論的公路并不像看起來這么容易。到20世紀(jì)中期,理論和物理化學(xué)學(xué)家們?cè)缫寻l(fā)展出了五個(gè)不同版本的弦理論,未能準(zhǔn)確地弄清楚哪一個(gè)才是真正的弦理論。這五種不同的理論版本被稱為I型、IIA型、IIB型,以及兩種類型的介孔弦理論(SO(32)和E8xE8。最大的問題是要確定哪種理論是實(shí)際的萬物理論,而那一種理論的低能量極限與明天所觀察到的化學(xué)現(xiàn)象相吻合。1995年夏天,威滕博士在加利福尼亞學(xué)院的弦理論大會(huì)上發(fā)言時(shí),對(duì)問題的解決提出了一個(gè)令人吃驚的看法,這個(gè)看法后來在數(shù)學(xué)學(xué)界開始了第二次超弦革命。他說,這五種理論實(shí)際上并非迥然不同,而是一種理論的不同極限。他將所有五個(gè)理論統(tǒng)一上去現(xiàn)代量子物理學(xué)之父,產(chǎn)生了一個(gè)新的主理論,稱為M理論。布萊恩-格林院士在他的暢銷書《宇宙的結(jié)構(gòu)》(2003年)中曾引用過:
1995年夏天…借鑒一些弦理論家(包括克里斯-赫爾、保羅-湯森、阿舒克-森、邁克爾-達(dá)夫、約翰-施瓦茨和其他許多人)的研究,愛德華-威滕幾六年來仍然是世界上最知名的弦理論家,發(fā)覺了一個(gè)隱藏的統(tǒng)一體,將所有五個(gè)弦理論聯(lián)系上去。威滕表明,這五種理論并不是迥然不同的,實(shí)際上只是用五種不同的方法對(duì)一個(gè)理論進(jìn)行物理剖析。這個(gè)統(tǒng)一的主理論姑且被稱為M理論。
超弦理論,被現(xiàn)代科學(xué)界的許多偉大知識(shí)分子覺得是最有希望成為萬物理論的有效候選理論。但是,該理論有其自身的局限性。超弦理論是構(gòu)建在超對(duì)稱性的基礎(chǔ)上的,而到目前為止還沒有發(fā)覺這樣的超對(duì)稱粒子。為此,基本上,缺少實(shí)驗(yàn)證據(jù)是對(duì)該理論的嚴(yán)重限制,雖然它在理論上是準(zhǔn)確的,但是在物理上十分一致。
用震動(dòng)的弦取代條狀粒子的概念的開始可以溯源到20世紀(jì)60年代。弦理論預(yù)言了一種質(zhì)量為零、自旋為2的粒子。兩位物理化學(xué)學(xué)家約翰-施瓦茨和喬爾-舍克在1974年發(fā)覺,這些粒子就是引力子,引力的量子載體。這為調(diào)和引力和量子熱學(xué)創(chuàng)造了一個(gè)非常驚人的出路。
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威滕被覺得是現(xiàn)今最偉大的在世化學(xué)學(xué)家之一。許多化學(xué)學(xué)家覺得他是愛因斯坦的真正承繼者。在《科學(xué)日本人》2014年的一篇文章中,約翰-霍根提及了他:
在1990年的一次宇宙學(xué)大會(huì)上,我請(qǐng)與會(huì)者(包括霍金、邁克爾-特納、詹姆斯-皮布爾斯、艾倫-古斯和安德烈-林德等人)提名最聰明的在世化學(xué)學(xué)家。愛德華-維滕得到了最多的投票。
不僅菲爾茲獎(jiǎng),威滕還獲得了許多獎(jiǎng)項(xiàng),如英國國家科學(xué)獎(jiǎng)(2002),基礎(chǔ)化學(xué)學(xué)突破獎(jiǎng)(2012)。他在2006年被委任為教宗科大學(xué)教授,并在2012年連任為日本語文學(xué)會(huì)會(huì)員。雖然對(duì)該理論有許多批評(píng),對(duì)其實(shí)驗(yàn)證據(jù)也不確定,但威滕博士一直相信弦理論可能是萬物的終極理論,并仍在努力提供關(guān)于該理論的新看法。