歷史上，很多女性科學(xué)家都做出了杰出的貢獻(xiàn)。艾米·諾特（Emmy Noether）無(wú)疑是特別的。在她所處的年代，社會(huì)給予她的只有障礙，但她依然發(fā)現(xiàn)了物理學(xué)上最偉大的定理之一。愛(ài)因斯坦說(shuō)：“她是從女性接受高等教育后出現(xiàn)的最富創(chuàng)造力的數(shù)學(xué)天才。”然而很少有人知道她。諾特定理連接了兩個(gè)非常重要的概念：守恒定律和自然界中的對(duì)稱性。100年后的今天，諾特定理依然是已知物理學(xué)的基礎(chǔ)。
1918年，艾米·諾特發(fā)表了論文 Invariante Variationsprobleme，她在論文中證明了諾特定理。（圖片來(lái)源：Wikipedia） 1918年，艾米·諾特發(fā)表了論文 Invariante Variationsprobleme，她在論文中證明了諾特定理。（圖片來(lái)源：Wikipedia）
一個(gè)夏日的傍晚，倘若一位游客到訪上世紀(jì)20年代數(shù)學(xué)世界的中心——德國(guó)哥廷根，他很可能會(huì)從弗里德蘭德大街（ Friedl?nder Way）的一間公寓里，聽(tīng)到聚會(huì)傳來(lái)的喧囂聲。透過(guò)窗戶，這位游客瞥見(jiàn)一群學(xué)者。紅酒在杯中流動(dòng)，空氣在嗡嗡作響，談話集中在當(dāng)時(shí)的數(shù)學(xué)問(wèn)題上。這位游客最終可能會(huì)聽(tīng)到一個(gè)女人的笑聲，她便是艾米·諾特，一個(gè)富有創(chuàng)造力的數(shù)學(xué)天才。
記住這個(gè)名字：艾米·諾特
1882年，諾特出生于德國(guó)埃爾蘭根的一個(gè)數(shù)學(xué)家庭，是數(shù)學(xué)家馬克斯·諾特（Max Noether）的女兒。小時(shí)候的諾特?cái)?shù)學(xué)天賦并不明顯，但卻可以解決其他小孩無(wú)法解決的問(wèn)題。在諾特父親執(zhí)教的埃爾蘭根大學(xué)，女性是被禁止成為正式學(xué)生的，但她們可以在教授的允許下旁聽(tīng)。1904年，當(dāng)這樣的規(guī)定改變時(shí)，諾特很快入學(xué)，并在1907年獲得了博士學(xué)位。
然而，作為一名女性，諾特很難得到一個(gè)有收入的學(xué)術(shù)職位。因此，在獲得博士學(xué)位后，她從事了數(shù)年的無(wú)薪工作。1922年，她在個(gè)哥廷根大學(xué)收獲了一個(gè)“非同尋�！钡拿u(yù)教授頭銜，與那些“尋�！苯淌陬^銜不同，她的教授席位是非終身的、擁有部分內(nèi)部行政權(quán)限的、且沒(méi)有報(bào)酬的。直到1923年，她才拿到薪水。哥廷根大學(xué)的一位著名數(shù)學(xué)家Hermann Weyl表示：“在她身邊占據(jù)這樣一個(gè)優(yōu)越的位置，我很羞愧，她是我所知道的在各方面都比我優(yōu)秀的數(shù)學(xué)家�！�
但諾特從容地接受了這些不公的對(duì)待。她所散發(fā)的人格魅力，使她深受其他人的愛(ài)戴和尊敬。2019年后，諾特被納粹領(lǐng)導(dǎo)的政府驅(qū)趕，因?yàn)樗仟q太人，被懷疑持有左翼政治信仰。從此，人們?cè)僖矡o(wú)法在弗里德蘭德大街聽(tīng)到數(shù)學(xué)家聚會(huì)時(shí)傳來(lái)的歡聲笑語(yǔ)。
1935年，在她前往美國(guó)賓夕法尼亞州的Bryn Mawr學(xué)院工作的兩年后，她死于手術(shù)并發(fā)癥，享年53歲。當(dāng)諾特去世時(shí)，愛(ài)因斯坦在《紐約時(shí)報(bào)》上寫(xiě)道：“她是從女性接受高等教育后出現(xiàn)的最富創(chuàng)造力的數(shù)學(xué)天才�！�
盡管艾米·諾特做出了非常巨大貢獻(xiàn)，但鮮有人知。（圖片來(lái)源：The Granger Collection/Topfoto）
盡管大多數(shù)人從未聽(tīng)說(shuō)過(guò)諾特，數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家對(duì)她卻從不吝惜贊美之詞。她解決了愛(ài)因斯坦新發(fā)現(xiàn)的引力理論——廣義相對(duì)論中一個(gè)令人困擾的難題。在這個(gè)過(guò)程中，她證明了一個(gè)革命性的定理，為當(dāng)時(shí)所知的物理學(xué)提供了一個(gè)統(tǒng)一的視角，并為此后幾乎所有重大的基本發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。諾特的深刻洞見(jiàn)，徹底地改變了物理學(xué)家研究宇宙的方式。
自諾特在1918年發(fā)表她的定理以來(lái)，已經(jīng)過(guò)去了整整一個(gè)世紀(jì)，但該定理的重要性卻一直持續(xù)到今天。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主弗蘭克·維爾切克（Frank Wilczek）說(shuō)：“諾特定理一直是20世紀(jì)和21世紀(jì)物理學(xué)的指路明燈。”
除了諾特定理外，她還開(kāi)創(chuàng)了一門叫做“抽象代數(shù)”的數(shù)學(xué)學(xué)科。數(shù)學(xué)家Nathan Jacobson曾說(shuō)過(guò)：“艾米·諾特是本世紀(jì)最有影響力的數(shù)學(xué)家之一。抽象代數(shù)的發(fā)展是20世紀(jì)數(shù)學(xué)最矚目的創(chuàng)新之一，這在很大程度上要?dú)w功于她——在發(fā)表的論文、講座以及對(duì)同時(shí)代人的個(gè)人影響中�！� 在數(shù)學(xué)上，諾特的思想是如此突出，以至于她的名字成了一個(gè)形容詞。在許多數(shù)學(xué)文獻(xiàn)中，都可以見(jiàn)到諾特環(huán)（Noetherian rings）、諾特群（Noetherian groups）和諾特模（Noetherian modules ）。
守恒和對(duì)稱
諾特發(fā)現(xiàn)了物理學(xué)中兩個(gè)重要概念之間的聯(lián)系：守恒定律和對(duì)稱性。守恒定律——例如能量守恒定律——說(shuō)的是一個(gè)特定的量必須保持恒定。無(wú)論我們?nèi)绾闻�，能量都不能被�?chuàng)造或毀滅。從計(jì)算一個(gè)球滾下山坡的速度到理解核聚變的過(guò)程，能量守恒的確定性可以幫助物理學(xué)家解決許多問(wèn)題。
那么，什么是對(duì)稱性呢？Weyl描述了一個(gè)思考這個(gè)概念的簡(jiǎn)單方法：如果你對(duì)一個(gè)物體進(jìn)行某些操作，在這些操作完成之后，它看起來(lái)和之前是一樣的，那么這個(gè)物體就是對(duì)稱的。例如，球體是完全對(duì)稱的：無(wú)論你朝哪個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)球體，它看起來(lái)都是一樣的。同樣地，對(duì)稱性也普遍存在于物理學(xué)定律中：物理方程在時(shí)間或空間的不同位置不會(huì)改變。
諾特定理宣稱，每一個(gè)這樣的對(duì)稱性都有一個(gè)相關(guān)的守恒定律，反之亦然。能量守恒與這樣一個(gè)事實(shí)有關(guān)，那就是物理規(guī)律在昨天或今天都是一樣的（時(shí)間對(duì)稱性）。同樣地，動(dòng)量守恒與物理規(guī)律在這里或宇宙的任何地方都是一樣的這一事實(shí)有關(guān)（空間對(duì)稱性）。
諾特定理（Noether‘s Theorem）聯(lián)系了物理學(xué)中的兩個(gè)重要概念：對(duì)稱性（Symmetry）和守恒（Conservation）。（圖片來(lái)源：Scott Greenberg）
到了20世紀(jì)下半葉，諾特定理成為了粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)模型描述了微觀尺度的世界，并預(yù)言了希格斯玻色子的存在。今天，物理學(xué)家在譜寫(xiě)新理論時(shí)，仍然依賴于諾特定理。
本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaozhong/1174691.html
相關(guān)閱讀：解讀波的特征