数理双绝,引领物理学百年发展,艾米·诺特究竟有多牛?



数理双绝,引领物理学百年发展,艾米·诺特究竟有多牛?


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数理双绝,引领物理学百年发展,艾米·诺特究竟有多牛?


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数理双绝,引领物理学百年发展,艾米·诺特究竟有多牛?


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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 。

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 , 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 。

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