뉴저지 주 프린스턴에서 열린 고급 연구 연구소의 조용한 우드 사이드 캠퍼스에서 회랑 한 화려한 이론가들 가운데 에드워드 위튼 (Edward Witten)은 일종의 대제사장으로 두드러집니다. 유일한 물리학 자, 수학 최고의 상을 수상한 Witten은 통일 된 물리적 인“모든 이론”의 주요 후보 인 M- 이론을 발견하는 것으로 유명합니다. 천재의 천재 인 Witten은 키가 크고 직사각형이며, 흐릿한 눈과 누군가가 더 추상적 인 생각에서 그를 끌어들일 때까지 1/4에 불과한 공기가 있습니다.
.이번 가을 방문 중에, 나는 연구소의 중앙 잔디밭에서 Witten을 발견하고 인터뷰를 요청했습니다. 그는 빠른 알토 목소리로 내 질문에 대답 할 수는 없지만 시도 할 것이라고 약속 할 수 없다고 말했다. 나중에, 내가 돌로 그를 통과했을 때, 그는 종종 나를 보지 못하는 것 같습니다.
물리학 조명과 같은 지적 피난처에서 자신의 시대를 살았던 Albert Einstein 이후의 조명은 아이 인스타인의 대략적인 중력 그림을 시공간의 지오메트리에서 곡선으로 대체하기 위해보다 근본적인 양자 이론을 찾아서 다른 자연의 힘과 중력을 통일하려고했습니다. 1995 년에 Witten이 제안한 M- 이론은 아마도이 더 깊은 설명을 제공 할 수 있지만 이론의 일부 측면만이 알려져 있습니다. M- 이론은 단일 수학적 구조 내에 5 가지 버전의 문자열 이론에 포함되며, 이는 자연의 요소를 작은 진동 문자열로 만듭니다. 이 5 개의 문자열 이론은“이중성”또는 수학적 동등성을 통해 서로 연결됩니다. 지난 30 년 동안, Witten과 다른 사람들은 현악 이론이 수학적으로 양자 필드 이론에 이중이 이론적이라는 것을 알게되었습니다. 전자기 및 입자 물리학의 통치“표준 모델”의 언어 역할을하는 다른 분야를 통해 움직이는 입자에 대한 설명. 그는 현악 이론가로 가장 잘 알려져 있지만 Witten은 많은 새로운 양자 필드 이론을 발견하고 이러한 모든 다른 설명이 어떻게 연결되어 있는지 탐구했습니다. 그의 신체적 통찰력은 시간과 깊은 수학적 발견으로 이끌었습니다.
연구원들은 자신의 일에 대해 설득하고 자신의 관심을 끌기를 희망합니다. 그러나 그의 모든 학문적 영향에 대해 66 세인 Witten은 종종 현대 이론적 발견의 의미에 대한 그의 견해를 방송하지 않습니다. 그의 가까운 동료들조차도 열심히 질문을 제안했다.
지난 달 목요일 여름에 임명 된 시간에 그의 사무실에 도착했을 때, Witten은 거기에 없었습니다. 그의 문은 Ajar였습니다. 종이는 커피 테이블과 책상을 덮었습니다. 스택이 아니라 홍수 :텍스트는 모든면에서 바닥에 쏟아지는 데 가깝습니다. (연구 논문은 자신이 마무리하면서 소용돌이에서 길을 잃었고, 나중에 설명했고, 그는 종종 힙을 버린다.) 두 명의 소녀가 선반의 프레임 사진에서 미소를 지었다. 어린이 예술 작품은 조부모의 날을 축하하는 벽을 장식했습니다. Witten이 몇 분 후에 도착했을 때, 우리는 물리와 수학의 이원성, 현재 M- 이론의 전망, 그가 읽고있는 것, 그가 찾고있는 것, 현실의 본질에 대해 한 시간 반 동안 이야기했습니다. 인터뷰는 명확성을 위해 압축되고 편집되었습니다.
물리학 자들은 최근 그 어느 때보 다 이중성에 대해 이야기하고 있지만 수십 년 동안 연구 해 왔습니다. 주제가 왜 당신에게 관심이 있습니까?
사람들은 계속해서 새로운 이원성 측면을 찾고 있습니다. 이중성은 다른 방법으로 도달하지 못하는 질문에 자주 대답하기 때문에 흥미 롭습니다. 예를 들어, 당신은 양자 이론을 숙고하는 데 몇 년을 보냈을 수도 있고 양자 효과가 작을 때 어떤 일이 발생하는지 이해하지만 교과서는 양자 효과가 크면 당신이하는 일을 알려주지 않습니다. 당신은 그것을 알고 싶다면 일반적으로 곤경에 처해 있습니다. 종종 이원성이 그러한 질문에 대답합니다. 그들은 당신에게 다른 설명을 제공하며, 하나의 설명에서 당신이 대답 할 수있는 질문은 다른 설명에서 대답 할 수있는 질문과 다릅니다.
이 새로운 이원성 측면 중 일부는 무엇입니까?
다양한 종류의 이원성이 있기 때문에 개방형입니다. 게이지 이론 (양자 필드 이론과 같은 이론, 특정 대칭을 존중하는 이론)과 다른 게이지 이론, 또는 약한 커플 링을위한 문자열 이론 [서로 거의 독립적으로 움직이는 문자열 설명]과 강한 커플 링을위한 스트링 이론 사이에는 이중성이 있습니다. 그런 다음 게이지 이론과 중력 설명 사이에 광고/CFT 이중성이 있습니다. 그 이중성은 20 년 전에 발견되었으며, 여전히 유익한 정도는 놀랍습니다. 그리고 그것은 10 년 전 약 10 년 전 새로운 아이디어가 소개되어 그것을 젊어지게했기 때문입니다. 사람들은 양자 필드 이론에서 엔트로피에 대한 새로운 통찰력을 가지고있었습니다.
그것은 시공간과 그 안에있는 모든 것이 얽힌 양자 입자 상태에 저장된 정보에서 홀로그램처럼 나타난다는 생각입니다.
예. 그런 다음 수학에는 이중성이 있으며, 때로는 물리적으로 물리적으로 두 양자 필드 이론 사이의 이원성의 결과로 해석 될 수 있습니다. 이러한 것들이 상호 연결되어있는 방법이 너무 많아서 내가 말하 자마자, 그것이 전체 현실을 포착하지 않았다는 것을 알게되면, 내가 말하자마자, 내가 말하자마자, 내가 말하자마자, 내가 말하자마자, 내가 말하자마자, 내가 말하자마자, 내가 말하자마자, 내가 말하자마자, 내가 말하자마자, 내가 말하자마자, 내가 말하자마자, 내가 말하자마자, 내가 말하자마자, 나는 그것이 말하자마자, 말하자마자, 말하자면, 그것이 말하자마자, 말하자마자, 말하자마자, 말하자마자 즉시 말하면서 즉시 - 즉시 - 즉시 시도한다. 동일한 물리에 다른 설명이있는 다른 관계의 웹을 상상해야합니다. 가장 간단한 경우에는 두 가지 중요한 설명이 있으며 충분할 수 있습니다. 더 복잡한 예에 대해 물어 보면 많은 다른 예가있을 수 있습니다.
이 관계 웹과 모든 이원성을 특성화하는 것이 얼마나 어려운지에 대한 문제를 감안할 때, 이것이 구조에 대한 이해의 부족을 반영하거나 구조를보고있는 것이 매우 복잡하다고 생각하십니까?
우리가 무엇을 희망 해야하는지 확실하지 않습니다. 전통적으로, 양자 필드 이론은 [부드러운 필드]의 고전적인 그림으로 시작하여 양자화하여 구성되었습니다. 이제 우리는 그 설명이 정의를 수행하지 않는 많은 일이 있다는 것을 알게되었습니다. 동일한 양자 이론은 다른 고전 이론에서 나올 수 있습니다. 이제, Nati Seiberg [홀 아래로 일하는 이론 물리학 자]는 아마도 우리가 모르는 양자 필드 이론의 공식이 더 명확해질 것이라고 믿음을 가지고 있다고 말할 것입니다. 당신이 얼마나 존재할 것으로 기대 해야하는지 잘 모르겠습니다. 그것은 꿈 일지 모르지만 희망하기에는 너무 많을 수도 있습니다. 정말 모르겠어요.
양자 필드 이론이 물리학의 중심이되며 실제로 수학에 매우 중요하다는 것입니다. 그러나 수학자들이 공부하기가 매우 어렵습니다. 물리학 자들이 그것을 정의하는 방식은 수학자들이 엄격한 이론을 따르기가 매우 어렵습니다. 세상은 매우 어려운 수학적 구조를 기반으로한다는 것은 매우 이상합니다.
수학과 물리의 관계로 무엇을 보십니까?
나는 당신에게 우주적 대답을주는 것이 아니라 우리가 현재 위치에 대해 언급하는 것을 선호합니다. 양자 필드 이론과 현악 이론의 물리학에는 어떻게 든 수학적 비밀이 많이 있습니다. 우리는 체계적인 방식으로 추출하는 방법을 모릅니다. 물리학 자들은 수학자들을 놀라게하는 것들을 생각해 낼 수 있습니다. 알려진 공식에서 수학적으로 설명하기가 어렵 기 때문에 물리학에서 배워야 할 양자 필드 이론에 대해 배운 것들.
보편적 인 새로운 공식이 있다고 믿기가 어렵습니다. 희망이 너무 많다고 생각합니다. 표준 접근 방식이 실제로 부적절 해 보이는 이론을 지적 할 수 있으므로 적어도 양자 필드 이론의 경우 새로운 공식을 기대할 수 있습니다. 그러나 나는 그것이 무엇인지 상상할 수 없습니다.
전혀 상상할 수 없습니까?
아니요, 할 수 없습니다. 전통적으로 양자 필드 이론이 4 차원에서 존재할 수 없다고 생각되었으며, 그것이 우리가 살고 있다는 흥미로운 사실이있었습니다. 그러나 1990 년대의 현악 이중의 파생물 중 하나는 양자 필드 이론이 실제로 5 차원에서 6 차원에서 존재한다는 것이 발견되었다는 것이 었습니다. 그리고 그들의 속성에 대해 얼마나 알려진 지 놀랍습니다.
나는 6 차원의 입자를 묘사하는 양자 필드 이론 인 신비한 (2,0) 이론에 대해 들었습니다. 이론은 7 차원 광고 공간에서 문자열과 중력을 묘사하는 M- 이론에 이중입니다. 이 (2,0) 이론은 이중성 웹에서 중요한 역할을합니까?
네, 그게 정점입니다. 중력이없는 기존의 양자 필드 이론의 관점에서 6 차원 이상의 차원이 없습니다. (2,0) 이론의 존재와 주요 속성에서, 당신은 낮은 차원에서 일어나는 일에 대해 엄청난 양을 추론 할 수 있습니다. 이 6 차원 이론과 그 속성에서 4 차원 이하의 많은 중요한 이원성이 이어집니다. 그러나 양자 필드 이론에 대해 우리가 아는 것은 일반적으로 고전적인 필드 이론을 정량화하는 것입니다. (2,0) 이론의 합리적인 고전적인 출발점은 없습니다. (2,0) 이론에는 [대칭의 조합과 같은] 속성이 있으며, 처음들을 때 불가능하게 들립니다. 따라서 이중성이 왜 존재하는지 물어볼 수 있지만, 왜 그러한 속성과 그와 같은 6D 이론이 있는지 물어볼 수 있습니까? 이것은 나에게 더 근본적인 재조정 인 것 같습니다.
이원성은 때때로 단일 시스템을 설명 할 수있는 방법이 근본적으로 다른 방식이 있다는 점을 감안할 때 전 세계의 실제를 이해하기가 어렵습니다. 실제 또는 기본 사항을 어떻게 설명 하시겠습니까?
당신은 무엇에 관심이 있습니까? 우리가 존재한다는 것은 무엇을 의미합니까? 또는 수학적 설명에 어떻게 적합합니까?
후자.
글쎄, 내가 말해 줄 한 가지는 일반적으로 이원성이있을 때 한 설명에서 쉽게 볼 수있는 것들이 다른 설명에서보기가 어려울 수 있다는 것입니다. 예를 들어, 당신과 나는 Newton과 그의 후계자들이 개발 한 물리학에 대한 일반적인 접근 방식에서 설명하기가 상당히 간단합니다. 그러나 현실 세계에 대한 근본적으로 다른 듀얼 설명이 있다면 물리학 자들이 걱정하는 것이 더 명확하지만 이중 설명은 일상 생활이 묘사하기 어려운 것일 수 있습니다.
현실 세계의 모든 경우에 도움이되는 단일 양자 중력 설명이있을 수 있다는 훨씬 더 낙관적 인 아이디어의 전망에 대해 무엇을 말 하시겠습니까?
불행히도, 그것이 맞아도 도움이 될 수 없다고 보장 할 수는 없습니다. 도움이 어려워지는 점 중 일부는 우리가 지금 가지고있는 설명이 완전하지 않더라도 끔찍한 것을 설명한다는 것입니다. 그리고 실제로 더 나은 설명이나 더 완전한 설명을 가지고 있더라도 실제로 도움이 될지도 모릅니다.
당신은 m-theory에 대해 말하고 있습니까?
M- 이론은 더 나은 설명의 후보입니다.
당신은 22 년 전에 M- 이론을 제안했습니다. 오늘날의 전망은 무엇입니까?
개인적으로, 나는 그것이 22 년 전에 존재한다는 것이 매우 분명하다고 생각했지만, ADS/CFT가 적어도 시공간 지오메트리에서 ADS/CFT가 우리에게 정확한 정의를 제공했기 때문에 오늘날 신뢰 수준이 훨씬 높아졌습니다. 그러나 그것이 무엇인지에 대한 우리의 이해는 여전히 매우 흐릿하다고 생각합니다. ADS/CFT와 그에서 온 것은 22 년 전과 비교했을 때 새로운 주요 관점이지만 Ads/CFT가 다각적 인 스토리의 한 측면 일 가능성이 있다고 생각합니다. 다른 중요한 측면이있을 수 있습니다.
우리가 필요로 할 수있는 다른 예는 무엇입니까?
어쩌면 홀로그램 경계 설명보다는 시공간 자체의 양자 특성에 대한 대량 설명 일 수 있습니다. 더 나은 대량 설명을 얻는 데 오랫동안 진전이 없었습니다. 대답은 우리가 익숙한 것과는 다른 종류이기 때문일 수 있습니다. 그것은 내 추측이 될 것입니다 .
어떻게 다른지에 대해 기꺼이 추측 하시겠습니까?
나는 유용한 것을 말할 수있을 것 같다. 우리가 익숙한 것과 비교하여 추가 추상도가 있다고 생각합니다. 광고 공간과 같이 우리가 알고있는 상황의 유형을 제외하고는 시공간에 대한 정확한 양자 설명이 없다고 생각하는 경향이 있습니다. 나는 정확한 양자 설명보다 상황이 조금 더 어둡다고 생각하는 경향이 있습니다. 그러나 나는 유용한 것을 말할 수 없다.
다른 날 밤 나는 20 세기 프린스턴 물리학 자 존 휠러 (John Wheeler)의 오래된 에세이를 읽고있었습니다. 그는 확실히 비전가였습니다. 그가 말하는 것을 말 그대로 받아들이면 희망적으로 모호합니다. 그러므로, 30 년 전에 나왔을 때이 에세이를 읽었다면, 내가했던 일이 있었을 수도 있습니다. 나는 그가 올바른 길을 가고 있어도 당신이 일을 할 수 없을 정도로 모호한 것으로 거부했을 것입니다.
.정보, 물리학, 양자 을 언급하고 있습니다 , Wheeler의 1989 년 에세이는 물리적 우주가 정보에서 나온다는 아이디어를 제시하며, 그는“Bit에서 It From Bit”이라고 불렀습니다. 왜 그것을 읽었습니까?
나는 사람들이“Qubit에서 나온 것”이라는 문구로 말하려는 것에 대해 배우려고 노력하고 있습니다. 휠러는“비트에서”에 대해 이야기했지만,이 에세이는 아마도“qubit”이라는 용어가 만들어지기 전에 그리고 확실히 광범위한 통화가되기 전에 쓰여졌다는 것을 기억해야합니다. 그것을 읽었을 때, 나는 그가 비트가 아닌 큐브에 대해 이야기하고 있다고 생각합니다. 그래서“Qubit에서 나온 것”은 실제로 현대적인 번역 일뿐입니다.
그가 옳은지에 대해 유용한 것을 말할 수 있기를 기대하지 마십시오. 내가 시작 대학원생이었을 때, 그들은 교수진이 이론적 연구에 관해 신입생들에게 일련의 강의를 가졌으며, 그러한 강의를 한 사람들 중 하나는 휠러였습니다. 그는 우주의 칠판에 사진을 그 자체로보고있는 눈으로 시각화했습니다. 나는 그가 무슨 말을하는지 전혀 몰랐다. 관찰자가 양자 시스템의 일부일 때 양자 역학에 대해 이야기하는 것이 무엇을 의미하는지 설명하고 있다는 것은 나에게 분명합니다. 우리가 이해하지 못하는 것이 있다고 생각합니다.
양자 시스템을 관찰하면 돌이킬 수 없을 정도로 변화하여 과거와 미래를 구별합니다. 따라서 관찰자 문제는 시간 문제와 관련이있는 것 같습니다. ADS/CFT 이중성을 통해 우리는 새로운 공간 치수가 경계의 양자 정보에서 홀로그램처럼 나타날 수 있음을 알게되었습니다. 시간이 소요된다고 생각하십니까? 시대를 초월한 완전한 설명에서 발생한다고 생각하십니까?
나는 시공간과 그 안에있는 모든 것이 어떤 의미에서 출현한다고 가정하는 경향이 있습니다. 그건 그렇고, 당신은 확실히 그것이 그의 에세이에서 휠러가 기대했던 것임을 알게 될 것입니다. 당신이 읽을 때, 그는 물리학과 수학 모두에서 연속체가 잘못되었다고 생각했습니다. 그는 시공간에 대한 미세한 설명이 어떤 종류의 연속체를 사용해야한다고 생각하지 않았다. 공간과 시간에 나는 그것에 동정심이 있습니다. 실수로, 나는 무지 나 불가지론을 간청해야한다. 그것은 내가 궁금해하는 것이지만 실수의 연속체를 사용하지 않는 것이 무엇을 의미하는지 상상하려고 노력했으며, 내가 논의하려고 시도한 한 가지 논리가 도움이되지 않았다.
.휠러를 영웅으로 간주합니까?
나는 그를 영웅이라고 부르지 않을 것입니다. 실제로 나는 그가“Bit에서 나온 것”이 무엇을 의미하는지 궁금해졌습니다. 그는 분명히 비전적인 아이디어를 가지고 있었지만 시간보다 훨씬 앞서있었습니다. 나는 20 년 전보다 모호하지만 영감을주는 에세이를 읽는 데 더 참을성이 있다고 생각합니다. 그는 또한 그 에세이에서 약 100 개의 흥미로운 소리를 냈습니다. 당신이 그들 모두를 읽기로 결정했다면, 당신은 그것을하는 데 몇 주를 보내야합니다. 나는 그들 중 일부를보기로 결정할 수 있습니다.
왜 지금 그런 것들에 대해 더 많은 인내심이 있습니까?
나는 어렸을 때 항상 내가 한 다음 일이 내 인생에서 가장 좋은 일이라고 생각했습니다. 그러나이 시점에서 나는 그것에 대해 덜 설득력이 없습니다. 누군가의 에세이를 읽는 데 약간의 시간을 낭비하면 그렇게 나쁘지 않은 것 같습니다.
물리학과 수학에서 마음을 떠난 적이 있습니까?
내가 가장 좋아하는 취미는 테니스입니다. 나는 매우 평범하지만 열정적 인 테니스 선수입니다.
휠러와 달리, 모호한 비전을 쫓기보다는 계산을 통해 통찰력을 얻는 것 같습니다.
내 경력에서 나는 작은 점프 만 할 수있었습니다. 비교적 작은 점프. 휠러가 말한 것은 엄청난 점프였습니다. 그리고 그는 에세이가 시작될 때 이것이 10, 100 또는 1,000 년이 걸릴지 전혀 모른다고 말합니다.
그리고 그는 정보에서 물리학이 어떻게 발생하는지 설명하는 것에 대해 이야기하고있었습니다.
예. 그가 말하는 방식은 더 넓습니다. 그는 존재의 의미를 설명하고 싶어합니다. 그것이 실제로 내가 존재의 의미를 설명하고 싶은지 묻고 있다고 생각한 이유였습니다.
나는 본다. 그는 가설이 있습니까?
아니요. 그는하지 말아야 할 일과 물리학에 대한보다 근본적인 설명에 도달하기 위해해야 할 일에 대해서만 이야기합니다.
존재의 의미에 대한 아이디어가 있습니까?
아니요. [웃음.]
수정 :이 기사는 2017 년 11 월 29 일에 업데이트되어 M- 이론이 모든 것에 대한 통일 된 이론의 주요 후보임을 명확히하기 위해 업데이트되었습니다. 기본 세력을 통일한다고 주장하는 다른 아이디어가 제안되었습니다.
이 기사는 Wired.com에서 재 인쇄되었습니다.
