統一廣義相對論和量子力學的嘗試可以追溯到1940年代。正如Michio Kaku所說,"上帝的方程"包含了包括量子力學和廣義相對論在内的所有主要實體定律,是解釋宇宙中每一種實體現象的終極數學公式。聽起來很吸引人,不是嗎?
1990年菲爾茲獎是純數學領域最負盛名的獎項,授予理論實體學家愛德華·威滕(Edward Witten)。Edward Witten博士是第一位因1981年在廣義相對論中證明正能量定理而被國際數學聯合會授予獎章的實體學家。他是廣義相對論和量子力學統一論(俗稱超弦理論)發展中最重要的人物之一。

保羅·狄拉克(右)和愛德華·威滕讨論。
30多年來,威滕作為超弦理論的領軍者,為理論實體和純數學做出了巨大貢獻,推動了數學的發展,引領了許多數學家開展前沿研究。Witten一直在研究數學實體的幾個領域,并做出了重要貢獻,包括弦理論,量子引力和超對稱量子場論。威滕掀起了實體學的潮流,就像梵高在藝術界所做的那樣,他利用自己的身體直覺和數學技能來推廣數學和實體學。正如塞缪爾·特裡曼(Samuel Trieman)在《紐約時報》(The New York Times)雜志(《萬實體論》(The Theory of Everything, 1987)中所說:
我們不應該總是比較愛因斯坦,但當談到威滕時,他遠遠超過其他人。他讓一群人走上了一條新的道路。他提供了優雅,令人歎為觀止的證據...
威滕于1951年8月26日出生于馬裡蘭州巴爾的摩,父親是理論實體學家,專攻引力和廣義相對論。與其他實體學家不同,Witten在巴爾的摩公園學校學習,并于1971年獲得布蘭迪斯大學的文學學士學位,主修曆史,輔修語言學。由于對語言學的濃厚興趣,威滕也對政治抱有野心。畢業後,他還為喬治·麥戈文的總統競選活動工作。
威滕随後在威斯康星大學麥迪遜分校學習經濟學,但在完成一個學期後辍學,1973年在普林斯頓大學學習應用數學,然後在理論實體學家和2004年諾貝爾獎獲得者大衛格羅斯的指導下,于1976年獲得實體學博士學位,完成了規範理論規範理論的短程分析中的幾個問題"論文。
David Gross、Stephen Hawking 和 Edward Witten 在印度孟買塔塔基礎科學研究所舉行的"String 2001"國際會議上。
大多數沒有接受過體能訓練的人可能會認為實體學家的工作是一個極其複雜的計算問題,但這不是它的本性。它的本質是實體學是關于概念的,了解概念,世界如何運作的原則。愛德華·威滕。
威滕被認為是現代弦理論之父,因為他對理論的數學發展做出了無與倫比的貢獻。但是,威滕對這個有趣的新實體學領域的貢獻究竟是什麼,他協調廣義相對論與量子力學的勇氣呢?在1970年代早期,實體學家正在尋找将費米納入弦理論譜系的方法,這導緻了超對稱性的引入,超對稱是玻色子和費米子轉換的數學模型。就這樣,它導緻了一種新理論(現在稱為超弦理論)的發明,該理論基本上包括費米振動的弦理論。
但是,發展這種新理論的道路并不像看起來那麼容易。到20世紀中葉,理論和數學實體學家已經發展出五種不同版本的弦理論,不可能确切地知道哪個是真正的弦理論。這五種不同的理論版本稱為I型,IIA型,IIB型和兩種類型的混合弦理論(SO(32)和E8xE8。最大的問題是确定哪個理論是萬物的實際理論,哪個低能量極限與今天觀察到的實體現象相吻合。1995年春天,博士Witten在加州大學弦理論會議上發表講話,對這個問題的解決方案提出了一個令人驚訝的見解,後來導緻了實體學的第二次超弦革命。他說,這五種理論實際上并不完全相同,而是一種理論的不同局限性。他統一了所有五種理論,形成了一個新的主理論,稱為M理論。Brian Green教授在他的暢銷書《宇宙的結構》(2003)中引用了這一點:
1995年春...愛德華·威滕(Edward Witten)借鑒了包括克裡斯·赫爾(Chris Hull)、保羅·湯森(Paul Townsend)、阿舒克·森(Ashuk Sen)、邁克爾·達夫(Michael Duff)、約翰·施瓦茨(John Schwartz)等弦樂理論家在内的弦樂理論家的工作,幾十年來一直是世界上最著名的弦理論家,他發現了一個将所有五種弦理論聯系起來的隐藏統一體。威滕表明,這五種理論并不完全相同,但實際上以五種不同的方式進行了數學分析。這種統一的主理論暫時被稱為M理論。
超弦理論被現代科學界許多偉大的知識分子視為萬實體論最有前途的候選理論。然而,該理論有其自身的局限性。超弦理論基于超對稱性,迄今為止尚未發現。是以,基本上,缺乏實驗證據是對理論的嚴重限制,盡管它在理論上是準确的,在數學上是一緻的。
用振動弦代替點粒子的概念可以追溯到20世紀60年代。弦理論預測一個品質為零、自旋為2的粒子。兩位數學實體學家約翰·施瓦茨(John Schwartz)和喬爾·肖克(Joel Schock)在1974年發現,這種粒子是引力的量子載體。這創造了一種調和引力和量子力學的驚人方式。
我一生中最大的精神刺激。
威滕被認為是我們這個時代最偉大的在世實體學家之一。許多實體學家認為他是愛因斯坦的真正繼承者。在2014年《科學美國人》的一篇文章中,約翰·霍根(John Hogan)提到了他:
在1990年的一次宇宙學會議上,我要求與會者(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)提名最聰明的在世實體學家。愛德華·威滕(Edward Witten)獲得的選票最多。
除了菲爾茲獎,威滕還獲得了許多獎項,如國家科學獎(2002年)和基礎實體學突破獎(2012年)。他于2006年被任命為羅馬教廷科學院院士,并于2012年當選為美國數學學會會員。盡管對理論有很多批評,并且對其實驗證據存在不确定性,但Witten博士認為弦理論可能是所有事物的終極理論,并且仍在努力為它提供新的見解。