諾特定理提出者原來是猶太人


而另外一位就是德國猶太數學家艾米諾特(Emmy Noether),被稱為數學史上最重要的女性,抽象代數的奠基人。她在微分不等式,環和理想子群等的研究方面做出了傑出貢獻,在物理學中,諾特定理解釋了對稱性和守恆定律之間的聯繫。她對抽象代數的開創性研究影響了整個二十世紀代數學甚至整個數學的面貌。她終身未婚、無子,而是專注於科學,為數學和物理學留下了重要的遺產。

諾特定理提出者原來是猶太人


數學界的雅典娜

愛因斯坦曾這樣評價諾特:“她是從女性接受高等教育後出現的最富創造力的數學天才。”諾特出生於法蘭克尼亞小鎮埃爾蘭根的一個猶太家庭,父親馬克斯·諾特(Max Noether)是德國一個批發商家庭的後裔,14歲那年因脊髓灰質炎而癱瘓。後來他恢復了活動能力,但留下了行走不便的後遺症。馬克斯靠自學獲得了海德堡大學(University of Heidelberg)的博士學位,最終成為埃爾蘭根大學著名的代數幾何學家,他是19世紀代數幾何學的學術帶頭人之一,在代數簇方面深入研究了屬於雙有理變換的代數簇的不變性質。他還建立了關於二次變換的重要定理,例如,他得出:任何奇點的不可約平面代數曲線可經過有限步標準二次變換成為重點是‘普通點"的曲線(即曲線在這些點相重但有相異的切線)。他最著名的成果還有brill–noether理論和留數定理。

馬克斯·諾特很注重對孩子的教育,孩子們也遺傳了父親的數學天賦。埃米·諾特打小就是個很受歡迎的女孩,會彈鋼琴會跳舞,高中時她花了很多時間學習德語,英語,法語,最終於1900年成為巴伐利亞女子學校的英語和法語的認證老師。但最終她沒有教書,而是決定要在父親任教的埃爾蘭根大學學習數學,她哥哥也在那裡學習數學。她申請了那所大學,但她的申請被拒絕了!這倒不是因為她不夠格,因為她是女性,

當時德國不允許女性進入大學學習,德國的大學只允許女性在徵得教師同意的情況下參加旁聽,當然還得繳納聽課費,而如果想要參加考試並取得文憑,則要經過學校領導的特別批准。

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經過一番努力,諾特最終獲得了在埃爾蘭根大學旁聽的機會,並於1903年7月14日在紐倫堡的一家體育館通過了畢業考試。在1903年至1904年的冬季學期中,她在哥廷根大學學習,有幸聽到克萊因、希爾伯特、閔科夫斯基的課。不久,埃爾蘭根大學取消了對婦女進入學校的限制,1904年10月諾特又回到了埃爾蘭根大學專注於數學,成為數學系47名學生中唯一的女生。她通過博士考試,後來在埃爾蘭根大學的數學研究所工作了7年,做無償數學研究工作,偶爾在她父親病重不能講課時頂替父親。

埃米·諾特的“數學及物理遺產”


當時,埃爾蘭根的數學家們都在進行代數函數的研究,他們試圖將代數函數的理論代數化,將代數函數的理論複雜的解析法和幾何直觀中解放出來。於此同時,同樣在埃爾蘭根的哥爾丹卻熱衷於不變量的研究。

諾特的數學研究工作正是在哥爾丹的指導下開始的。戈爾丹是諾特父親的同事摯友,對諾特早年生活影響很大。諾特博士論文是“三元雙二次型不變量的完全系,通篇都是符號演算,隨後她又發表了一些不變量方面的論文。1

912年戈爾丹去世後,接替他的先是施密特,後是費歇爾。在費歇爾指導下,諾特逐步實現了從戈爾丹的形式觀念到希爾伯特研究方式的轉變。

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1915年,全球著名的數學研究中心哥廷根大學數學系的希爾伯特(David Hilbert)和克萊因(Felix Klein)邀請諾特加入,他們當時熱衷於相對論研究,而諾特在不變式理論方面的實力對他們研究有所幫助。但當時哥廷根大學的數學、語言學、歷史學都劃在哲學系裡,聘請講授必須經過哲學教授會議批准。希爾伯特的努力遭到教授會議中語言學家和歷史學家的極力反對,他們出於對婦女的傳統偏見,連聘為“私人講師”這樣的請求也斷然拒絕。雖然最終沒有成為講師,但是諾特被允許以希爾伯特的名義授課,1916年,諾特應邀來到哥廷根大學,以希爾伯特的名義講授不變式論課程。諾特前往哥廷根後她的母親在埃爾蘭根突然去世。大約在同一時間,諾特的父親退休了,她的哥哥加入了德國軍隊,參加第一次世界大戰。

在哥廷根任教的第一年,她沒有正式職位,也沒有獲得報酬;她的家庭負擔她的食宿,並支持她的學術。這個沒有工資的女數學家,還義務擔任《數學年報》的編輯,幫忙審閱數學研究論文,並提出修改意見。諾特不僅分文不取,而且名字也不列在編輯名單中。

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諾特與克萊因和希爾伯特合作又做出了很多重要成果,其中包括物理學中廣泛應用的諾特定理。而後,她開始研究代數函數,發了一些這方面的文章。而實際上,此時諾特已經從中體會到群、域、模這些抽概念的妙用,可以說這段時間的工作是為她之後的抽象代數研究做好了準備。從1913年到1916年,諾特發表了幾篇論文,將希爾伯特方法擴展並應用於有理函數域、有限群不變量等數學對象。這個階段標誌著她開始接觸抽象代數。

1921年,諾特發表“整環的理想理論把分解定理從一般代數數域擴展到一般上。這是一項非常了不起的數學創造,它標誌著抽象代數學真正成為一門數學分支。諾特也因此獲得了極大聲譽,被譽為“現代數學代數化的偉大先行者”。1922年,922年哥廷根大學的自然科學與數學部門向教育當局申請諾特的升職文件中說“諾特無疑是一位很出色的數學家,不適合當私講師教大班學生的一般課程她有能力影響一批優秀學生。終於在當年4月諾特收到普魯士(地方)科學部長髮給她“非文官副教授”的證書也就是說,她雖然升任副教授,但一樣不支薪。到了1923年,庫朗出任哥廷根大學的主任時才替諾特爭取到“委任教學”的名義,她這才領到少許薪水,而且這個“委任教學”每年還得複審。直到1933年離開到美國,諾特都沒有被視為正式教授,付給她的薪水也少得可憐,連簡單的生存都有問題。

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1927年,諾特發表了文章“代數數函數域上理想論的抽象結構”(在這篇文章中,她給出了環中理想可以1932年,諾特在蘇黎世國際數學家大會作了一小時報告。在報告中,她運用抽象的代數方法解決了一些數學家們過去的方法沒能解決的問題,她的代數才能得到了全世界的認可,獲得數學界的普遍讚揚,諾特的科學聲譽達到頂峰。

直到1933年,諾特一直是哥廷根數學系的主要成員。那年德國納粹政府在報紙上發表通告,哥廷根大學的6名猶太教授被勒令離開,諾特是其中之一。她的教書許可,被政府部門收回。然而,在她的寓所裡,她的學生還是前來找他們的老師諾特請教和討論問題,直至這年9月諾特移居美國,成為布林莫爾學院(Bryn Mawr College)的數學客座教授,並在新澤西州普林斯頓的高級研究所講學並進行研究。935年,她接受了卵巢囊腫手術,儘管有恢復的跡象,但四天後去世,享年53歲。

諾特數學研究成果的影響力

埃米·諾特一生致力於代數研究,她的工作在代數拓撲學、代數數論、代數幾何的發展中有重要的影響,數學界稱她為“代數女皇”。她完全重寫了許多關於數學的概念,在如今的數學文獻中,都可以見到“諾特環”、“諾特群”和“諾特模”等等重要的數學概念。埃米·諾特不僅僅是現代數學的奠基者,也是物理學中的革命家。她給出的諾特定理把兩個物理學的支柱概念——“對稱性”和“普遍守恆定律”聯繫在一起。很多學物理的人都學過這個定理。但是有很多人不知道諾特是一個猶太女數學家。

諾特定理提出者原來是猶太人

諾特定理宣稱,每一個對稱性都有一個相關的守恆定律,反之亦然。這是理論物理的中心結果之一,它連接了兩個物理學中非常重要的概念——守恆定律和自然界中的對稱性。在此基礎上孕育出了線性能量守恆和能量守恆等基本定律。

在20世紀初,愛因斯坦正是藉助諾特定理,才最終完善了廣義相對論。到了20世紀下半葉,諾特定理又成為了構建粒子物理學標準模型的基礎。標準模型精確描述了微觀的粒子世界,並且預言了希格斯玻色子的存在。諾特定理引領物理學100年發展,是現代物理學的基石。

總結

在當代,物理學家們在開創新的物理理論時,仍然必須依賴於諾特定理。而在天文物理中,月球的一個隕石以及太陽系小行星帶中的一顆小行星也以埃米·諾特的名字命名。20世紀70年代以來,數學界出現了一股"諾特熱":出版了她的傳記,紐約州立大學(Buffalo)設立了以諾特命名的研究席位。


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