打开

数理双绝,引领物理学百年发展,艾米·诺特究竟有多牛?

subtitle
科学探索菌

2022-01-25 03:22

关注

理性、科学,这些词似乎总与男性挂钩。纵观历史上的伟大科学家,凡是作出重要成果的几乎都是男性。当然,这背后有更深层次的原因,就是以前男女不平权。

事实上,男性并不比女性更加擅长科研。现在理科类诺贝尔获得主中有不少都是女性科学家。这一改变也说明,类似“男性更理性,女性更感性,数理化是男生的天下”的这种言论可以丢进垃圾堆了。

说到女性科学家,最著名的当属居里夫人。而在20世纪初,德国也有一位非常著名的女科学家,因为她的一项重要发现,引领了物理学的百年发展。

这名女科学家叫艾米·诺特,出生于1882年。

打开网易新闻 查看更多图片

对全人类来说,艾米·诺特一生中最重要的成就有两项。

在数学领域,因为对抽象代数作出重要贡献,被誉为抽象代数的奠基人。凭借其杰出的数学成就,艾米·诺特被誉为最伟大的女性数学家,在当时受到了爱因斯坦、赫尔曼·外尔、希尔伯特等人的赞誉。

在理论物理领域,她于1918的一篇论文中提出了现在被称为“诺特定理”的重要研究,该定理成为现代物理学的重要基石。

艾米·诺特会与数学结下不解之缘,与家庭因素有关,因为艾米·诺特的父亲在当时就是一名小有名气的数学家。

在当时那个年代,绝大多数女性想顶半边天是不被允许的!因为在教育、工作等方面都受到了限制和歧视。就算艾米·诺特的父亲是大学数学教授,当时艾米·诺特也只能在大学中自费旁听,并不能像男生们那样正常毕业。不过,艾米·诺特并未因此气馁,后来反而用自身的成就让众人刮目相看。

艾米·诺特能取得重要成就,除了自身的努力,还因为获得了希尔伯特的帮助。至于希尔伯特,他是当时非常有名的数学家,最广为人知的成就就是提出了23个“希尔伯特问题”,这些问题的解决推动了数学的发展。正是希尔伯特的帮助,艾米·诺特的才华才被挖掘出来。

诺特定理是艾米·诺特一生中最重要的成就之一。

在20世纪初,相对论和量子力学双雄争霸,教科书上很多伟大的物理学家都生活在那个年代。而艾米·诺特,作为一名女性数学家,能够在物理史上留下浓墨重彩的一笔,足见诺特定理的重要性有多高。

诺特定理,是理论物理学中非常重要的一个理论,该理论系统性地提出了对称性概念,解释了对称性和守恒定律之间的根本联系,并影响了此后的物理学发展。

诺特定理对于所有基于作用量原理的物理定律都成立。20世纪初正是经典物理学向现代物理学转变的时代,虽然它建立于经典力学的大厦上,但它的思想却延伸到了量子力学领域。根据“对称性和守恒定律一一对应”这一思想,物理学家们只要发现了一种新的对称性,就要寻找相应的守恒量,反之亦然。

物理学中的守恒定律有十多个,它们是自然界中最普遍、最重要、最基本的物理定律。通过正确认识这些守恒定律,能利用它们指导我们的生活生产,让我们认清这个世界的本质。比如能量守恒定律表明永动机是不可能存在的。

对称性不仅存在于数学中,还是现代物理学中非常重要的一个概念。自然界中存在各种形式的运动变化,对于某些操作或者变换,力学体系中的每一个连续对称变换总是对应着一些不变量,也就是守恒量。有守恒量,便有守恒定律。

根据对称和守恒一一对应的关系,物理学家们发现,空间平移对应着动量守恒,空间旋转对应着角动量守恒,时间反演对应着能量守恒……

简单来说,不管是在地球上还是月球上,不管是在过去、现在还是未来,时空坐标虽然改变了,但这些与之相关的物理规律却不会变。这种变换之所以对称,背后是空间的均匀性、各项同性以及时间的均匀性。

自然界中存在四种基本作用力:引力、电磁力、弱力和强力。当物理学家们把对称和守恒的关系从宏观世界进一步推广到微观世界时,陆续发现某些对称性存在自发对称破缺。也就是说,微观世界中某些对称性存在轻微的不对称。1956年,李政道和杨振宁这两位物理学家就因为发现了弱相互作用下宇称(空间反射对称性)不守恒,获得了诺贝尔物理学奖。

虽然诺特定理在微观世界中失守,不再是必然准则,但这并不足以抹杀掉诺特定理的伟大。诞生于20世纪下半叶的粒子物理学标准模型,它构建于规范场论之上,而说到规范场论中的规范对称性,就不得不提艾米·诺特的诺特定理。

艾米·诺特虽然没有牛顿、爱因斯坦那么著名,但她在物理和数学方面的贡献绝对是非常重要的。作为一名女性科学家,绝对是大神级的存在。没有伽利略等人的贡献,牛顿又怎么能够站在巨人的肩上。总之,艾米·诺特也是那个巨人,对现代物理学的贡献不亚于杨振宁。

微信公众号:科学探索菌

特别声明:本文为网易自媒体平台“网易号”作者上传并发布,仅代表该作者观点。网易仅提供信息发布平台。
打开网易新闻,阅读体验更佳
帮TA点赞
大家都在看打开应用 查看全部
网易热搜每30分钟更新
打开应用 查看全部
打开