在她的短暂生活中，Mathematician Emmy Noether改变了物理学的面孔

在一个温暖的夏日晚上，德国哥特·哥特·哥特·哥廷根的访客可能已经听过来自弗里德兰德的公寓的派对的喧嚣。通过窗户一瞥将揭示学者的聚集。葡萄酒将流动，并且随着当天的数学问题的谈话而流动。窃听者可能最终拿起一个女人的笑声砍伐恐慌：女主人，艾美人，数学创造性天才。

在妇女被认为是智力劣等的人的时候，Noether（明氏纽伦特）赢得了男性同事的钦佩。她解决了艾伯特爱因斯坦的新发现重力理论的唠叨拼图，一般的相对论。在此过程中，她证明了一种革命性的数学定理，改变了物理学家研究宇宙的方式。

自1918年7月23日以来，已经是一个世纪，揭开了Noether的着名定理。然而，它的重要性今天仍然存在。“定理是20世纪和21世纪物理的指导之星，”麻省理工学院的理论物理学家弗兰克·威廉说。

Noether是她一天的主要数学家。除了她的定理外，现在简单地称为“Noether的定理”，她开始了一个叫做抽象代数的数学学科。

但在她的职业生涯中，noether无法休息一下。她在收入博士后几年努力努力。虽然她在1915年开始在哥廷根大学工作，但她首先被允许在男同事的名字下作为“助理”讲座。直到1923年，她没有收到薪水。十年后，Nazi-Led政府迫使NoEther脱离了工作：她是犹太人，被怀疑持有左派政治信仰。Noether的快乐数学大中原被熄灭了。

她离开美国在宾夕法尼亚州的Bryn Mawr College工作。不到两年后，她死于手术中的并发症 - 在她的定理完全认识到之前。她是53岁。

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虽然大多数人从未听说过肚脐，但物理学家们唱了她的定理的赞美。定理是“在我们所做的一切中普遍存在”，“英格兰达姆兰大学的理论物理学露丝格雷戈里说。Gregory，讲述了Noether工作的重要性，研究重力，一个遗产遗传造成的领域。

建立联系

noether在物理学中的两个重要概念之间拔下了一个链接：保护法律和对称。一种守恒律 - 守恒，例如 - 特定数量必须保持不变。无论我们如何尝试，无法创造或销毁能量。节能的确定性有助于物理学家解决许多问题，从计算滚动山的球的速度以了解核融合过程。

对称性描述了可以在不改变对象看起来或行为的情况下进行的更改。球体是完全对称的：旋转它任何方向，看起来相同。同样，对称性遍布物理定律：方程在不同的时间或空间中没有改变。

Noether的定理宣称，每个这样的对称性都有一个相关的保护法，反之亦然 - 对于每个保护法，有一个相关的对称性。

能量保护与物理学今天的同样如此，因为它是昨天的。同样地，定理守恒，定理说，与物理学在这里相同的事实相关，因为它在宇宙中的其他任何地方。这些联系揭示了宇宙属性背后的押韵，在该关系中似乎是随意的。

在20世纪下半叶，Noether的定理成为粒子物理学标准模型的基础，这描述了微小鳞片上的性质，并预测了Higgs Boson的存在，这是2012年在大大粉丝中发现的粒子（SN：7/28/12，p。 5）。今天，物理学家仍在制定依赖Noether工作的新理论。

当NoEther去世时，爱因斯坦在纽约时报写道：“自从女性高等教育开始以来，Noether是最重要的创造性数学天才。”这是一个丰盛的恭维。但爱因斯坦赞扬了解Noether的性别，而不是认识到她在她的男同事中也站出来了。同样，几位融合了她的数学家对她的“沉重的建设”发表评论，甚至对她的性生活发表评论。即使是那些钦佩人群的人，也判断她的不同标准而不是他们判断男性。

对称引领方式

关于对称性的内容有一些内容（SN在线：4/12/07).一些研究报告称，人类比不对称的面孔更美丽。面的两半几乎是镜像图像，该属性称为反射对称性。艺术往往表现出对称性，特别是马赛克，纺织品和彩色玻璃窗。大自然也是：典型的雪花，当旋转60度时，看起来相同。类似的旋转对称出现在鲜花，蜘蛛网和海胆中，以命名几个。

牢不可破的规则

物理法在空间，时间和旋转中是对称的。根据Noether的定理，这些对称表明，节约了势头，能量和角动量。

牛顿的摇篮

当一个球命中行时，另一端的球向外脱离，保守势头。为什么？空间的对称性。

升空

火箭发射将燃料中的化学能转化为动能和潜在能量。由于时间对称，总能量保持不变。

旋转溜冰运动员

当她拉到她的手臂时，溜冰者的转动加速了。这是因为由于对称性的旋转来说，总角动量必须保持不变。

但是Noether的定理并不直接适用于这些熟悉的例子。这是因为我们看到和欣赏我们周围的对称性是离散的;它们仅适用于某些值，例如，沿雪花旋转到60度。另一方面，与Noether的定理相关的对称是连续的：无论你在空间或时间移动多远，他们都持有。

一种称为平移对称性的一种连续对称意味着物理法仍然与我们关于宇宙的移动相同。

与每个连续对称相关的保护法是物理学的基本工具。在物理课程中，学生被教导能量总是节省。当台球接球另一个时，第一球运动的能量被Pvied。有些人进入第二球的运动，一些产生声音或热量，并且一些能量留在第一个球。但能量总量保持不变 - 无论如何。势头也是如此。

这些规则被教导为死记硬背事实，但它们存在背后的数学原因。根据Noether，节能会及时来自翻译对称性。同样，动量保守是由于太空中的翻译对称性。和守恒的角色，允许滑冰者通过拥抱他们的手臂靠近他们的身体来加速旋转的物质，从​​旋转对称中出现，物理学在空间中旋转时的想法保持不变。

在爱因斯坦的一般相对论中，没有绝对的时间或空间，保护法变得更加难以理解。这是一个复杂的复杂性，它在第一位置带来了这个话题。

重力得到noether'd

1915年，一般相对论是一个令人迷人的新理论。德国数学家David Hilbert和Felix Klein都在哥廷根大学沉浸在新的理论的怪癖中。希尔伯特一直与爱因斯坦竞争，以发展数学复杂的理论，这描述了重力作为物质弯曲时尚的结果（SN：10/17 / 15，p。 16）。

但希尔伯特和克莱因偶然发现了一个难题。试图利用一般相对性的框架来写入节约能量方程导致的是正文：与写作“0等于0”一样，等式没有物理意义。这种情况对这对来说是一个惊喜;先前没有接受的理论有这样的节能法。DUO希望了解为什么普通相对性具有这种特殊的功能。

这两个招募的南部，在数学的相关领域拥有专业知识，加入他们在哥廷根，帮助他们解决谜语。

挪威人表明，看似奇怪的保护法是固有的一类被称为“一般协变”的理论所固有的。在这样的理论中，与理论相关的等式持有您是否稳步移动或疯狂地加速，因为理论的两侧的方程式同步变化。结果是，一般的协助理论 - 包括一般相对论 - 将始终具有这些非传统保护法。此发现被称为Noether的第二个定理。

这是NoEther做得最好：将特定概念拟合到更广泛的数学上下文中。“她只是能够看到什么是在核心发生并概括它的核心，”杜克大学凯瑟琳大学的哲学家表示，他已经研究了努换了定理。

在证明第二个定理的途中，人群证明了她的第一本定理，关于对称和保护法之间的联系。她展示了1918年7月23日的结果，讲授哥廷根数学社会，并在一篇文章中发表在甘廷·纳奇林。

找不到反映她工作的重要性的人的报价并不容易。一旦她做了一个发现，她似乎继续前进到下一件事。她提到了自己的博士学位。在她的德语中作为“废话”或“雾”的论文。但是，人们都认识到她改变了数学：“我的方法是工作和思考的真正方法;这就是为什么他们在匿名的各地都悄悄地悄悄地悄悄地，“她在1931年写信给同事。

“像一条面包一样温暖”

出生于1882年，Noether（她的全名是Amalie Emmy Noether）是Mathematician Max Noether和IDA Amalia Noether的女儿。在德国埃尔兰根的三兄弟成长，年轻的艾美的数学才华并不明显。然而，她别名人旨在解决困扰其他孩子的谜题。

在埃尔兰根大学，她父亲教导的地方，女性并没有被正式允许作为学生正式允许，尽管他们可以审计课程，并审核教授的许可。1904年的规则发生变化，Emmy Noether迅速利用。她注册并赢得了她的博士学位。 1907年。

作为一个女人，甚至在被招募到哥廷根大学之后，人们都在努力寻找有偿的学术职位。她的支持者认为她的性是无关紧要的。“毕竟，我们是一所大学，而不是沐浴的建立，”据报道，希尔伯特Quicpections。但那是不够让她薪水。

虽然Göttingen终于开始于1923年开始支付Noether，但她从未成为一个全面的教授。赫尔曼韦尔是大学的着名的数学家说：“我羞于占据在她身边的那种首选位置，我知道在许多方面都是数学家。”

neether在步行中拿走了这些敲门声。她被心爱的人格。Weyl将她的风度描述为“像一条面包一样温暖”。

她习惯于与她的学生和同事一起在农村散步，持有冗长，数学燃料的辩论。当腿开始疼痛时，Noether和公司将在草地上倾向于继续聊天。有时候，她将学生带到自制的“布丁àloeether”的公寓里，交谈，直到甜点的残留在菜肴上在肉食中烘干，根据1970年的传记，艾美人1882-1935，由数学历史学家奥古斯特迪克。

当她登陆Bryn Mawr时，Noether继续研究和教授女性的课程 - 这是她以前的学生的速度变化，被称为“挪威男孩”。她还在普林斯顿的高级学习研究所讲课，N.J.她的死亡，在1935年抵达后不到两年，留下了学术界的悲伤。

俄罗斯数学家Pavel Aleksandrov叫做Noether“我所知道的最迷人的人之一，”并阐明了她就业的不幸情况。“Emmy Noether的职业生涯充满了悖论，并将永远是令人震惊的停滞和无法克服偏见的例子，”他于1935年在莫斯科数学社会的会议上表示。

难以捉摸的合作伙伴

但Noether的定理保持相关，特别是在粒子物理学中。在一分钟内，神秘的基本粒子世界，戏弄出现的事情很难。“我们必须依靠理论洞察力和美容和美学和对称性的概念，以猜测事情如何工作，”Wilczek说。Noether的定理是一个很大的帮助。

在粒子物理学中，相关对称是隐藏的种类，称为仪表对称性。在电磁体中发现了一种这样的对称性并导致电荷的守恒。

测量对称性出现在电压的定义中。例如，电池的两端之间的电压是电位差异的结果。电位本身的实际值并不重要，只有差异。

这在电位中产生了对称性：可以在不影响电压的情况下更改其总体值。此属性解释了为什么鸟类可以在没有电击的情况下坐在单个电源线上，但如果它同时接触不同电位的两根电线 - Bye-Bye，Birdie。

在20世纪60年代和70年代，物理学家扩展了这个想法，找到了与保护法相关的其他隐藏的对称，以开发粒子物理标准模型。

“这是这种概念链接 - 一旦你意识到它 - 你有一个锤子，你去寻找指甲以使用它，”Wilczek说。在他们找到一个保护法的地方，物理学家寻找一个对称性，反之亦然。Wilczek分享了2004年诺贝尔奖的标准型号，为他在开发中的作用，解释了血清粒子及其相互作用。它现在被许多物理学家考虑成为有史以来最成功的科学理论之一，就其精确预测实验结果而言。

基本秩序

对称性利于粒子物理学的标准模型。在该表示中，标准模型颗粒，例如光子（γ）和电子（e）在圆内。外缘周围是由称为超对称的理论提出的假设较重的颗粒。

在Galtron Collier，在日内瓦的CERN，物理学家仍在寻找使用Noether见解预测的新粒子。假设的隐藏对称性，称为超对称性，因为它提出了颗粒物理学中的另一个对称水平，每个已知颗粒具有难以捉摸的较重伴侣的位置。

到目前为止，尽管对其检测有很高的料理，但没有发现这种粒子（SN：10/1/16，p。 12）。一些物理学家开始询问超对称是否正确。也许对称只能在迄今为止的物理学家。

那个概念正在留下一些物理学家蹒跚学步：“如果这一直不会成为你的指导座右铭 - 更令人对称性更好 - 那么你的指导座右铭是什么？”询问河滨加州大学的数学物理学家John Baez。

全息图得到对称

尽管有这种令人失望，对称性在大的物理中保持着光泽。Noether的定理是开发潜在的量子重力理论的重要工具，这将联合两个不同的理论：一般相对性和量子力学。Noether的作品有助于科学家了解这种统一理论中可能出现的样品。

一名候选人依赖于两种类型的互补理论之间提出的联系：在没有重力的二维表面上的颗粒上的量子理论可以充当弯曲时空的量子重力的三维理论的全息图。这意味着3-D Universe中包含的信息可以在周围的2-D Surface（SN：10/17 / 15，p。 28）。

用一个标签上描绘苏打水可以描述内部每个泡沫的尺寸和位置。标签目录这些泡沫如何合并和流行。一位好奇的研究员可以使用罐面的行为来了解可以在可以内部的过程中了解到可以在摇动它时计算可能发生的事情。对于物理学家来说，了解更简单，2-D理论可以帮助他们理解一个更复杂的混乱 - 即量子重力 - 进入内部。（该全息原理保持的量子重力是弦理论的量子重力理论，其中通过摆动弦来描述粒子。）

划伤表面

一种理论，粒子如何用两种尺寸作用，可以用作三维量子重力的全息图。这就像能够通过阅读它的标签来研究苏打水中的气泡。

“Noether的定理是这个故事的一个非常重要的部分，”麻省理工学院的理论物理学家丹尼尔哈洛说。二维量子理论中的对称性在不同背景下的3-D量子重力理论中显示出。在满足的扭曲中，Noether的第一个和第二定理都会变得有关：Noether在2-D图片中的第一个定理与3-D中的Noether第二定理相同。这就像用两句话，一个用日语和一个英文，并在翻译它们时意识到两者都以不同的方式说同样的事情。

neether的新方向

日常物理学也依赖于Noether的定理。保护法意味着有助于解释海洋表面的波浪，流过飞机翼的空气。

模拟这种系统有助于科学家制作预测 - 关于天气模式，桥梁的振动或核爆炸的效果。Noether的定理不会自动应用于计算机模拟，这通过将其切成小块的空间和时间来简化世界。因此，程序员必须手动增加能源和势头的保护规律。

“他们扔掉了所有的物理，然后他们必须尝试并在某种程度上迫使它重新努力，”英格兰肯特大学的Mathematician Elizabeth Mansfield说。但曼斯菲尔德发现了新的方式来制作跨越模拟的定理。她和同事已经模拟了一个人在简化的巨石阵线内击打鼓，确定声波如何在石头上缠绕 - 同时自动节约能量。曼斯菲尔德说她的方法，她将在9月在伦敦在伦敦庆祝活动，最终可以用来创造模拟，这就像现实世界一样。

除了Noether在物理学中的重要性外，在数学中，她的想法是如此突出，因为她的名字已成为形容词。对Neetherian戒指，Noetherian组和Noetherian模块的引用洒在整个当前的数学文献中。

格雷戈里说，Noether的工作“应该是女性可以做数学的叫醒。”最终，社会做了醒来。在2015年的讲座中，她在加拿大滑铁卢的周边理论物理学研究所提供了Neid，Gregory向达勒姆大学的粒子理论中心展示了一个幻灯片。虽然科学的女性仍然面临挑战，但小组中没有人不得不努力为她的工作得到报酬。“这是伦维特的遗产，我诚实地认为她会真的爵士乐，”格雷戈里说。“我认为这将是她真实的......辩护。”