 |
| Ahli teori string Edward Witten dianugerahi Penghargaan Hamburg untuk Fisika Teoritis 2023 | Hak Cipta: OFC LLC | |
Edward Witten adalah seorang fisikawan teoretis Amerika yang diakui secara luas atas kontribusinya yang mendalam pada teori dawai, teori medan kuantum topologi, dan berbagai bidang matematika. Karyanya telah memberikan dampak signifikan pada fisika dan matematika murni. Ia lahir pada 26 Agustus 1951, di Baltimore, Maryland, Amerika Serikat. Witten saat ini menjabat sebagai profesor emeritus di School of Natural Sciences di Institute for Advanced Study di Princeton. Pada tahun 1990, ia mencatat sejarah sebagai fisikawan pertama yang dianugerahi Fields Medal oleh International Mathematical Union.
Latar Belakang dan Perjalanan Akademik
Edward Witten dilahirkan dalam keluarga Yahudi. Ayahnya, Louis Witten, adalah seorang fisikawan teoretis yang berspesialisasi dalam gravitasi dan relativitas umum, dan masih aktif sebagai fisikawan teoretis bahkan pada usia 102 tahun. Sejak usia dini, Edward Witten terpapar matematika dan fisika. Semasa kecil, didorong oleh perlombaan antariksa, ia memiliki minat yang besar pada astronomi. Setelah usia 11 tahun, ia mulai tertarik pada matematika, khususnya kalkulus.
Namun, karier akademiknya tidak berjalan lurus. Ia menempuh pendidikan di Park School of Baltimore sebelum melanjutkan studi di Brandeis University, di mana ia meraih gelar Bachelor of Arts pada tahun 1971 dengan jurusan utama sejarah dan minor linguistik. Witten sempat memiliki cita-cita di bidang jurnalisme dan politik, bahkan menerbitkan artikel di The New Republic dan The Nation pada akhir 1960-an, serta bekerja dalam kampanye presiden George McGovern pada tahun 1972. Setelah sempat mendaftar sebagai mahasiswa pascasarjana ekonomi di University of Michigan selama satu semester, ia kemudian keluar.
Baru pada usia 22 tahun, Witten memutuskan untuk sepenuhnya fokus pada fisika teoretis. Ia kembali ke akademik dan mendaftar di matematika terapan di Princeton University pada tahun 1973, sebelum akhirnya beralih ke fisika. Ia menerima gelar M.A. pada tahun 1974 dan Ph.D. pada tahun 1976. Disertasinya, "Some Problems in the Short Distance Analysis of Gauge Theories," dibimbing oleh David Gross. Lingkungan di Princeton saat itu sangat dinamis, terutama dengan penemuan kebebasan asimtotik oleh Gross. Setelah lulus, Witten menjadi rekan pascadoktoral di Harvard (1976–77) dan Junior Fellow (1977–1980). Ia diangkat sebagai profesor Fisika di Princeton pada September 1980 hingga tahun 1987, ketika ia pindah ke Institute for Advanced Study.
Kontribusi Sentral pada Fisika dan Matematika
Edward Witten adalah seorang fisikawan matematika, dan sebagian besar publikasinya yang penting berada dalam ranah fisika. Namun, keahliannya dalam matematika hanya disaingi oleh sedikit matematikawan. Kemampuannya untuk menafsirkan ide-ide fisik dalam bentuk matematika dianggap sangat unik, seringkali mengejutkan komunitas matematika dengan aplikasi wawasan fisika yang brilian yang menghasilkan teorema matematika baru dan mendalam.
Karya-karya yang mengantarkannya pada Fields Medal pada tahun 1990 meliputi pembuktiannya yang lebih sederhana pada tahun 1981 mengenai konjektur massa positif (teorema energi positif) dalam relativitas umum. Pembuktian Witten ini secara halus menggunakan ide supersimetri. Kontribusi penting lainnya adalah karyanya tentang teori medan kuantum topologi (TQFT). Witten menyadari bahwa teori fisika tertentu, yang disebut teori Chern–Simons, dapat menyediakan kerangka kerja untuk memahami teori matematika simpul (knots) dan 3-manifold. Meskipun karyanya didasarkan pada gagasan integral jalur Feynman yang secara matematis kurang terdefinisi, ide-idenya memungkinkan matematikawan untuk mengembangkan teori invarian Reshetikhin–Turaev.
Selain itu, Witten juga mengaitkan supersimetri dengan teori Morse, menafsirkan teori tersebut dalam kerangka mekanika kuantum supersimetri, yang memberikan pembuktian brilian untuk ketidaksetaraan Morse klasik. Gagasan-gagasan yang terkandung dalam karya ini telah menjadi sangat penting dalam studi geometri diferensial.
Pengembangan M-Teori dan Teori Dawai
Witten adalah peneliti terkemuka dalam teori dawai, gravitasi kuantum, dan teori medan kuantum supersimetri. Ide-idenya telah memengaruhi perkembangan fisika teoretis secara signifikan dalam beberapa dekade terakhir. Ia juga dianggap sebagai pendiri praktis M-teori.
M-teori muncul dari kebutuhan untuk menyatukan dua pencapaian utama fisika abad ke-20: teori kuantum (yang menjelaskan partikel subatomik) dan teori gravitasi Einstein (yang menjelaskan bintang, galaksi, dan alam semesta). Secara konvensional, kedua teori ini tampak tidak kompatibel. Teori dawai muncul sebagai kerangka kerja yang tidak hanya memungkinkan memasukkan gravitasi ke dalam teori kuantum, tetapi juga menjadikannya tak terhindarkan.
Pada pertengahan 1980-an, terdapat lima versi konsisten dari teori dawai. Pada konferensi Strings '95, Witten mengajukan saran yang mengejutkan: kelima teori dawai tersebut bukanlah teori yang berbeda, melainkan batas yang berbeda dari satu teori tunggal yang lebih besar, yang secara longgar disebut M-teori. Proposal ini didasarkan pada pengamatan bahwa kelima teori dapat dipetakan satu sama lain melalui dualitas, memicu apa yang dikenal sebagai revolusi superstring kedua.
Meskipun Witten mengakui bahwa ia hanya membuat beberapa kontribusi dan M-teori sebagian besar masih belum dipahami sepenuhnya, ia yakin bahwa teori dawai berada di jalur yang benar. Ia merasa bahwa eksplorasi teori dawai dan M-teori yang terus-menerus memberikan wawasan baru yang berharga tentang teori-teori fisika yang sudah mapan dan matematika murni, menunjukkan bahwa teori tersebut bukan sekadar hasil kebetulan.
Tantangan Kontemporer dan Pandangan Pribadi
Edward Witten telah terlibat dalam berbagai karya penting lainnya, termasuk dalam dualitas gauge/gravity (seperti korespondensi AdS/CFT) dan dalam kolaborasi dengan Nathan Seiberg mengenai teori medan kuantum, yang menghasilkan invarian Seiberg–Witten.
Meskipun teori dawai kaya secara konseptual, para kritikus mengeluh karena kurangnya bukti eksperimental langsung. Witten berpendapat bahwa kritik ini tidak terlalu beralasan. Ia menyoroti teka-teki besar yang muncul dari eksperimen LHC, yaitu massa partikel elementer yang jauh lebih kecil daripada skala massa gravitasi, dan misteri konstanta kosmologis yang sedikit positif (bukan nol). Witten percaya bahwa kedua misteri ini akan mengubah pemahaman kita tentang alam semesta, meskipun kita belum sepenuhnya mengerti bagaimana caranya.
Dalam hal disiplin, Witten merasa lebih nyaman di fisika karena ia memiliki latar belakang pendidikan sebagai seorang fisikawan. Namun, ia menyadari bahwa akar dari banyak ide matematika dan fisik penting saling berkaitan, sebuah fenomena yang telah ada sejak Isaac Newton menemukan kalkulus untuk memahami orbit planet.
Kehidupan Pribadi dan Penghargaan
Edward Witten menikah dengan Chiara Nappi, seorang fisikawan Italia yang juga profesor emeritus di Princeton University. Mereka bertemu pada tahun 1975 selama sekolah musim panas fisika di Les Houches, dekat Chamonix, Prancis. Mereka memiliki tiga anak, semuanya bekerja di bidang ilmiah atau teknis, meskipun tidak ada yang memilih menjadi fisikawan. Witten menyukai interaksi dengan rekan-rekan dan pada waktu luangnya, ia bermain tenis dan baru-baru ini mulai belajar bermain piano.
Selain Fields Medal, Witten telah menerima daftar panjang penghargaan, menunjukkan pengakuan tinggi atas kontribusinya. Penghargaan-penghargaan tersebut meliputi MacArthur Fellowship (1982), Albert Einstein Medal (1985), Dirac Medal (1985), Alan T. Waterman Award (1986), Dannie Heineman Prize (1998), Nemmers Prize in Mathematics (2000), National Medal of Science (2002), Henri Poincaré Prize (2006), Crafoord Prize (2008), Lorentz Medal (2010), Isaac Newton Medal (2010), dan Breakthrough Prize in Fundamental Physics (2012). Pada survei informal di konferensi kosmologi tahun 1990, Witten menerima suara terbanyak sebagai "fisikawan hidup terpintar."
