Emmy Noether była matematyczką, która opracowała jedną z najistotniejszych twierdzeń we współczesnej fizyce. Teoria Noether, stworzona w 1915 roku, głosi, że symetrie we wszechświecie są podstawą matematycznych praw zachowania. Stwierdzenie to leży u podstaw praw fizyki, od tych, które określają obrót koła lub orbity planet wokół gwiazd, po skomplikowane modele ogólnej teorii względności, fizyki kwantowej i fizyki cząstek.

Noether urodziła się w 1882 roku w niemieckim miasteczku Erlangen koło Norymbergi. Chociaż jej ojciec Max Noether był profesorem na uniwersytecie w Erlangen, początkowo zabroniono jej wstępu ze względu na płeć.

Tego typu dyskryminacja utrudniła karierę Noether. Mimo, że w końcu uzyskała zarówno tytuł licencjacki, jak i doktorat, żadna uczelnia nie chciała zatrudnić jej na stałym stanowisku. Stała się jedną ze światowych ekspertek w dziedzinie algebry abstrakcyjnej, topologii algebraicznej i matematyki symetrii, pracując na Uniwersytetach w Erlangen oraz Getyndze.

Przez ponad dekadę Noether nie miała formalnego stanowiska, wynagrodzenia, czy tytułu, mimo tego, że jej praca została uznana przez wielu z najwybitniejszych matematyków tamtego okresu, wśród których znajdowali się David Hilbert i Felix Klein. Zmieniło się to dopiero w 1919 roku, kiedy zakończenie I wojny światowej i zastąpienie Rzeszy Niemieckiej przez liberalną Republikę Weimarską całkowicie przewartościowało podejście do edukacji kobiet.

Teoria Noether

Teoria Noether była zainspirowana pracą Alberta Einsteina nad teorią względności we wczesnych latach XX wieku. Dzięki temu matematyczka ustrukturyzowała ideę, która wcześniej nie była opisana w ogólnej teorii względności, ani innych teoriach fizyki: symetrie są kluczem do powstania nowych teorii opisujących funkcjonowanie natury.

Matematyk Hermann Weyl, współczesny Noether, który był pod silnym wpływem jej twórczości, opisał kiedyś bardzo prosty sposób myślenia o symetrii. – Rzecz jest symetryczna, jeżeli można z nią  zrobić coś w taki sposób, aby po zakończeniu tych działań, wyglądała tak samo jak przedtem. – Głównym założeniem Noether było to, że każda symetria, którą można zaobserwować, jest powiązana z matematycznym prawem zachowania.

Weźmy na przykład symetrię translacyjną – ideę, że fizyka pozostaje zasadniczo taka sama, gdy poruszamy się trochę w lewo lub w prawo, do tyłu lub do przodu – jest niczym innym jak prawem zachowania pędu. Symetria ruchu po okręgu odpowiada prawu zachowania momentu pędu. Symetria w czasie, czyli fizyka, która pozostaje taka sama, gdy jest przekazywana w czasie do przodu lub do tyłu, jest równoważna z zasadą zachowania energii.

Teoria Noether to praktyczna recepta na postępy w fizyce: określ symetrię w funkcjonowaniu świata, a związane z nią prawo zachowania pozwoli ci dokonać istotnych obliczeń. Większość fizyki od czasu jej odkrycia polegała na poszukiwaniu tych symetrii – lub, w przypadku rozwoju standardowego modelu fizyki cząstek elementarnych, złamanych symetrii w działaniu pól kwantowych, wskazujących, gdzie istniały symetrie w wyższych energiach, gdy Wszechświat był jeszcze młody.

Na przykład, zerwana symetria w pierwszym ułamku sekundy Wszechświata pozwoliła materii pokonać jej symetryczną bliźniaczkę, antymaterię, tworząc w ten sposób zdominowany przez materię wszechświat, w którym żyjemy. Kolejne pęknięcie symetrii, związane z istnieniem bozonu Higgsa, doprowadziło do tego, że słabe siły jądrowe i elektromagnetyczne mają obecnie bardzo różną moc.

Wobec tego, żadna idea w fizyce nie jest bardziej fundamentalna niż teoria Noether. Niestety, życie naukowczyni po jej odkryciu nie było szczęśliwe. Pochodziła z rodziny żydowskiej, więc wraz z przejęciem władzy przez nazistów w 1933 roku odebrano jej ciężko wywalczone prawo do nauczania na uniwersytecie w Getyndze. Wyemigrowała do Stanów Zjednoczonych, gdzie uczyła się w Bryn Mawr College w Pensylwanii, ale umarła dwa lata później z powodu komplikacji po operacji raka.

Szacunek, jakim koledzy otaczali Noether, był tyle większy dzięki jej spokojnemu usposobieniu i wsparciu dla innych w obliczu hitlerowskich represji. Weyl, którego żona pochodzenia żydowskiego również wyemigrowała do USA, napisał później: – Emmy Noether – jej odwaga, otwartość, obojętność wobec własnego losu i duch pojednania – były moralną pociechą pośród otaczającej nas nienawiści i podłości, rozpaczy i smutku.–

Ale to właśnie jej pionierskie dzieło cieszy się największym uznaniem, chociaż może nie takim, jakim powinno – porównując je do wielu przełomowych matematyków i naukowców. Albert Einstein napisał na łamach dziennika The New York Times: – Panna Noether była najwybitniejszym geniuszem matematycznym od czasów, gdy kobiety zaczęły studiować na wyższych uczelniach. Inni mogą uważać, że ostatnie siedem słów tego zdania jest zbędne.

Kluczowe fakty: 

• Pełne imię: Amalie Emmy Noether
• Urodzona: 23 marca 1882, Erlangen, Niemcy
• Zmarła: 14 kwietnia 1935 (lat 53), Bryn Mawr, Pensylwania, Stany Zjednoczone
• Emmy Noether jest znana dzięki jej pracy w dziedzinie fizyki matematycznej, zwłaszcza nad teorią Noether, która głosi, że symetrie we Wszechświecie umożliwiają matematyczne prawo zachowania