理性、科學(xué),這些詞似乎總與男性掛鉤??v觀歷史上的偉大科學(xué)家,凡是作出重要成果的幾乎都是男性。當然,這背后有更深層次的原因,就是以前男女不平權(quán)。
事實上,男性并不比女性更加擅長科研?,F(xiàn)在理科類諾貝爾獲得主中有不少都是女性科學(xué)家。這一改變也說明,類似“男性更理性,女性更感性,數(shù)理化是男生的天下”的這種言論可以丟進垃圾堆了。
說到女性科學(xué)家,最著名的當屬居里夫人。而在20世紀初,德國也有一位非常著名的女科學(xué)家,因為她的一項重要發(fā)現(xiàn),引領(lǐng)了物理學(xué)的百年發(fā)展。
這名女科學(xué)家叫艾米·諾特,出生于1882年。
對全人類來說,艾米·諾特一生中最重要的成就有兩項。
在數(shù)學(xué)領(lǐng)域,因為對抽象代數(shù)作出重要貢獻,被譽為抽象代數(shù)的奠基人。憑借其杰出的數(shù)學(xué)成就,艾米·諾特被譽為最偉大的女性數(shù)學(xué)家,在當時受到了愛因斯坦、赫爾曼·外爾、希爾伯特等人的贊譽。
在理論物理領(lǐng)域,她于1918的一篇論文中提出了現(xiàn)在被稱為“諾特定理”的重要研究,該定理成為現(xiàn)代物理學(xué)的重要基石。
艾米·諾特會與數(shù)學(xué)結(jié)下不解之緣,與家庭因素有關(guān),因為艾米·諾特的父親在當時就是一名小有名氣的數(shù)學(xué)家。
在當時那個年代,絕大多數(shù)女性想頂半邊天是不被允許的!因為在教育、工作等方面都受到了限制和歧視。就算艾米·諾特的父親是大學(xué)數(shù)學(xué)教授,當時艾米·諾特也只能在大學(xué)中自費旁聽,并不能像男生們那樣正常畢業(yè)。不過,艾米·諾特并未因此氣餒,后來反而用自身的成就讓眾人刮目相看。
艾米·諾特能取得重要成就,除了自身的努力,還因為獲得了希爾伯特的幫助。至于希爾伯特,他是當時非常有名的數(shù)學(xué)家,最廣為人知的成就就是提出了23個“希爾伯特問題”,這些問題的解決推動了數(shù)學(xué)的發(fā)展。正是希爾伯特的幫助,艾米·諾特的才華才被挖掘出來。
諾特定理是艾米·諾特一生中最重要的成就之一。
在20世紀初,相對論和量子力學(xué)雙雄爭霸,教科書上很多偉大的物理學(xué)家都生活在那個年代。而艾米·諾特,作為一名女性數(shù)學(xué)家,能夠在物理史上留下濃墨重彩的一筆,足見諾特定理的重要性有多高。
諾特定理,是理論物理學(xué)中非常重要的一個理論,該理論系統(tǒng)性地提出了對稱性概念,解釋了對稱性和守恒定律之間的根本聯(lián)系,并影響了此后的物理學(xué)發(fā)展。
諾特定理對于所有基于作用量原理的物理定律都成立。20世紀初正是經(jīng)典物理學(xué)向現(xiàn)代物理學(xué)轉(zhuǎn)變的時代,雖然它建立于經(jīng)典力學(xué)的大廈上,但它的思想?yún)s延伸到了量子力學(xué)領(lǐng)域。根據(jù)“對稱性和守恒定律一一對應(yīng)”這一思想,物理學(xué)家們只要發(fā)現(xiàn)了一種新的對稱性,就要尋找相應(yīng)的守恒量,反之亦然。
物理學(xué)中的守恒定律有十多個,它們是自然界中最普遍、最重要、最基本的物理定律。通過正確認識這些守恒定律,能利用它們指導(dǎo)我們的生活生產(chǎn),讓我們認清這個世界的本質(zhì)。比如能量守恒定律表明永動機是不可能存在的。
對稱性不僅存在于數(shù)學(xué)中,還是現(xiàn)代物理學(xué)中非常重要的一個概念。自然界中存在各種形式的運動變化,對于某些操作或者變換,力學(xué)體系中的每一個連續(xù)對稱變換總是對應(yīng)著一些不變量,也就是守恒量。有守恒量,便有守恒定律。
根據(jù)對稱和守恒一一對應(yīng)的關(guān)系,物理學(xué)家們發(fā)現(xiàn),空間平移對應(yīng)著動量守恒,空間旋轉(zhuǎn)對應(yīng)著角動量守恒,時間反演對應(yīng)著能量守恒……
簡單來說,不管是在地球上還是月球上,不管是在過去、現(xiàn)在還是未來,時空坐標雖然改變了,但這些與之相關(guān)的物理規(guī)律卻不會變。這種變換之所以對稱,背后是空間的均勻性、各項同性以及時間的均勻性。
自然界中存在四種基本作用力:引力、電磁力、弱力和強力。當物理學(xué)家們把對稱和守恒的關(guān)系從宏觀世界進一步推廣到微觀世界時,陸續(xù)發(fā)現(xiàn)某些對稱性存在自發(fā)對稱破缺。也就是說,微觀世界中某些對稱性存在輕微的不對稱。1956年,李政道和楊振寧這兩位物理學(xué)家就因為發(fā)現(xiàn)了弱相互作用下宇稱(空間反射對稱性)不守恒,獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。
雖然諾特定理在微觀世界中失守,不再是必然準則,但這并不足以抹殺掉諾特定理的偉大。誕生于20世紀下半葉的粒子物理學(xué)標準模型,它構(gòu)建于規(guī)范場論之上,而說到規(guī)范場論中的規(guī)范對稱性,就不得不提艾米·諾特的諾特定理。
艾米·諾特雖然沒有牛頓、愛因斯坦那么著名,但她在物理和數(shù)學(xué)方面的貢獻絕對是非常重要的。作為一名女性科學(xué)家,絕對是大神級的存在。沒有伽利略等人的貢獻,牛頓又怎么能夠站在巨人的肩上??傊?,艾米·諾特也是那個巨人,對現(xiàn)代物理學(xué)的貢獻不亞于楊振寧。
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