本文参加百家号科学#了不起的基础科学#系列征文

也许您从没有听说过这个名字——艾米·诺特，一位出生于19世纪末的德国女性数学家。也许您会认为，历史上有很多杰出的女性科学家，她又有何特别呢？我的回答是：艾米·诺特的工作彻底改变了我们理解宇宙的方式，当你看到宇宙暴胀理论、超对称粒子、广义相对论、量子理论、弦理论以及未来的万有理论等等这些科学理论时，都不应该忘记艾米·诺特，因为正是她创造了著名的诺特定理，而诺特定理是所有这些现代理论的核心概念，是现代物理学的基础。

也许这样说并不能让你加深对这位女性科学家的印象。是的，艾米·诺特于1935年去世，距今已经84年。如今，除了那些专业的物理学家，很少有人知道她，那是她个人的悲哀，也是那个时代的悲哀，因为在20世纪初，即使在西方，女性的社会地位也很低，而在充满雄性荷尔蒙激素的科学界，给予女性的只有数不尽的障碍，即使是最伟大的思想，也往往很轻易地被忽视。下面先简单介绍一下她的生平，这样可以让大家对她有更多的了解。

1882年，艾米·诺特出生于德国埃尔朗根，她的父亲是一位犹太裔知名数学家，执教于埃尔朗根大学。小时候的诺特并没有表现出特别的数学天赋，但是她往往能解决一些其他同龄孩子不能解决的问题。那个年代的德国，女性受到很多歧视，甚至不能成为正式的大学生。到了1904年，歧视女性的政策有所改变，诺特正式进入大学学习，并在1907年获得了博士学位。但是，作为一位女性，诺特很难获得一个有收入的学术职位，因此她从事了数年没有薪金的工作，这是时代决定的，诺特无法改变。

1922年，诺特进入哥廷根大学，由于她是女性，又是犹太裔身份，仅获得了一个非终身的、没有薪金的名誉教授头衔。到了1923年，情况略有好转，她可以从学生的学费中支取微薄的薪金，用以维持极其简朴的生活。尽管受到了不公正的对待，但是诺特对学术的严谨态度以及她个人散发出的人格魅力，使她深受同事和学生的尊敬和爱戴。但好景不长，1933年，诺特被德国纳粹驱赶，在颠沛流离中乘船来到了美国，进入了宾夕法尼亚州的布林莫尔学院工作。两年之后的1935年，因为手术并发症，诺特不幸离世，享年53岁。

诺特在有生之年，开创了一门名为“抽象代数”的数学学科，不仅如此，在如今的数学文献中，都可以见到“诺特环”、“诺特群”和“诺特模”等等重要的数学概念。诺特走的是一条完全独立的数学道路，因此她的研究被称为“诺特学派”，她本人更被誉为“抽象代数之母”和“现代数学之母”。在物理学上，诺特提出了后来享誉物理学界的“诺特定理”。诺特定理的重要性在于，它连接了两个物理学中非常重要的概念——守恒定律和自然界中的对称性。

守恒定律在物理学上很重要，比如说能量守恒定律，它的意思是说，一个特定的量必将保持恒定，无论你怎么努力，能量都不能被创造或者毁灭。能量守恒的确定性在物理学中让物理学家们解决了很多难题，例如理解核聚变的过程等等。对称性说的是，如果对一个物体进行某些操作，在操作完成之后，这个物体看起来和操作之前是完全一样的，那么就说这个物体是对称的。比如一个球体，无论你怎么操作，它看起来都是一样的。对称性不仅存在于大自然中，同样存在于物理学定律中，一个精确的物理方程在时间和空间的不同位置不会改变。

诺特定理宣称，每一个对称性都有一个相关的守恒定律，反之亦然。在20世纪初，爱因斯坦正是借助诺特定理，才最终完善了广义相对论。到了20世纪下半叶，诺特定理又成为了构建粒子物理学标准模型的基础。标准模型精确描述了微观的粒子世界，并且预言了希格斯玻色子的存在。在当代，物理学家们在开创新的物理理论时，仍然必须依赖于诺特定理。在诺特去世八十多年后，诺特定理依旧继续闪耀着耀眼的光芒，尤其是在粒子物理学中，相关的对称性是被称为“规范对称”的隐藏对称类型，而在电磁学中也发现了这种对称性，它决定了电荷守恒。

在21世纪的物理学发展中，物理学家们正在寻找一种能够将量子理论与广义相对论结合在一起的新理论，通常被称为“量子引力理论”，而弦理论作为唯一的候选理论，因为包含了很多对称和超对称，当然也更少不了诺特定理。所以可以毫不夸张地说，如果有一天真的出现一个万有理论，，那么诺特定理无疑将是其中极其重要的一部分。文章最后，小编还要引用几位科学巨匠对艾米·诺特的评价，既是文章的结尾，更是对艾米·诺特的缅怀。

“她是从女性接受高等教育后出现的最富创造力的数学天才，是数学史上最伟大的女性”——诺奖得主爱因斯坦；“诺特定理一直是20世纪21世纪物理学的指路明灯”——诺奖得主弗兰克·维尔切克 （全文完）