Německá matematička Emmy Noetherová svým přístupem k algebře zásadně ovlivnila teoretickou fyziku.Kredit: Pictorial Parade/Hulton Archive/Getty
Emmy Noetherová byla v matematice velkou silou – a věděla to. Byla si plně jistá svými schopnostmi a myšlenkami. Přesto i po sto letech zůstávají tyto myšlenky a její přínos vědě často bez povšimnutí. Většina fyziků zná její základní větu, která klade symetrii do centra fyzikálních zákonů. Kolik z nich však ví něco o ní a jejím životě?
Konference Noether Celebration, která se koná tento týden v Londýně, doufá, že to změní. Je to vítaný krok. Ve světě, kde mladí vědci hledají inspirativní ženské vzory, si lze jen těžko představit zasloužilejší kandidátku.
Noetherová se narodila v roce 1882 v německém Erlangenu. Její rodiče chtěli, aby všechny jejich děti získaly doktorát, a tak přestože mnohé univerzity v té době ženy oficiálně nepřijímaly, ona tam šla. Po ukončení studia bránily Noetherové sexistické předpisy v získání zaměstnání v akademické sféře. Neodolala a po mnoho let přednášela v Erlangenu a od roku 1915 na univerzitě v Göttingenu – často zdarma.
Toto město bylo v té době centrem matematického světa, především díky přítomnosti dvou jeho titánů – Felixe Kleina a Davida Hilberta. Ale i v době, kdy Noether dostával za výuku v Göttingenu zaplaceno a přispíval svými nejvýznamnějšími příspěvky, zasáhl osud a další diskriminace: V roce 1933 se k moci dostal Hitler a ona byla propuštěna, protože byla Židovka. Utekla do Spojených států a vyučovala na Bryn Mawr College v Pensylvánii až do své smrti v roce 1935, kdy jí bylo pouhých 53 let.
Noetherová zasvětila svou kariéru algebře a začala ji vidět v pozoruhodně novém světle. „Všichni se rádi opíráme o čísla a vzorce,“ napsal ve svém nekrologu o Noetherové její bývalý student Bartel van der Waerden. „Ona se zabývala pouze pojmy, nikoliv vizualizací nebo výpočty.“
Noetherová vnímala matematiku jako to, čemu se dnes říká struktury. Na vlastnostech komponent struktury – ať už to byla čísla, polynomy nebo něco jiného – pro ni záleželo méně než na sítích vztahů mezi celou množinou objektů. To jí umožnilo podávat důkazy, které se vztahovaly na obecnější struktury, než byly ty původní, a které odhalovaly dosud neviděné souvislosti.
Byl to nový a elegantní přístup, který změnil tvář algebry. A Noether si uvědomil, že by mohl ovlivnit i další části matematiky. Jednou z nich byla topologie, obor, v němž „publikovala půl věty a má věčný účinek“, napsal jeden matematik. Před Noetherem topologové počítali díry v koblihách; ona přinesla plnou sílu svých struktur a vytvořila něco, čemu se říká algebraická topologie.
Výsledky, které Noether publikoval před 100 lety, pro ni byly vzácným vpádem do fyziky, o kterou se nijak zvlášť nezajímala. Albert Einstein právě vytvořil svou obecnou teorii relativity a snažil se pochopit, jak do jeho rovnic zapadá energie. Hilbert a Klein na tom pracovali také a požádali Noethera o pomoc.
To, že pomohla, je slabé slovo. Noetherova odbornost v oblasti symetrie ji přivedla k objevu, že symetrie fyzikálního systému jsou neoddělitelně spojeny s fyzikálními veličinami, které se zachovávají, například s energií. Tyto myšlenky se staly známými jako Noetherova věta (E. Noether Nachr. d. Ges. d. Wiss. zu Göttingen, Math.-phys. Kl. 1918, 235-257; 1918).
Stejně jako odpověď na hádanku v obecné teorii relativity se tato věta stala vůdčím principem pro objevování nových fyzikálních zákonů. Badatelé si například brzy uvědomili, že zachování čistého elektrického náboje – který nelze vytvořit ani zničit – úzce souvisí s rotační symetrií roviny kolem bodu. Dopad byl hluboký: ti, kdo vytvořili standardní model částicové fyziky, a vědci, kteří se jej pokoušejí rozšířit, uvažují v termínech Noetherových symetrií.
Některé životopisy nepřesně líčí Noethera jako poněkud bezmocného génia vydaného na milost a nemilost lidem. Ve skutečnosti byla asertivní osobností, uznávanou vůdčí osobností a první ženskou plenární řečnicí na proslulém Mezinárodním kongresu matematiků.
Postavení žen v matematice a vědě se od Noetherovy doby zlepšilo, ale předsudky a diskriminace přetrvávají. Příliš málo předním matematičkám se dostává zaslouženého uznání. (Pouze jedna žena, Maryam Mirzakhani, obdržela Fieldsovu medaili a žádná nezískala Abelovu cenu – nejvyšší ocenění v oboru). Noether je inspirací: mimo jiné pro britskou matematičku Elizabeth Mansfieldovou, která spoluorganizovala londýnské setkání a pracuje na moderních rozšířeních Noetherovy práce.
Nevíme, kolika potenciálním Emmy Noetherovým byla nespravedlivě odepřena možnost ukázat svůj talent. Více lidí by mělo znát – a oslavovat – toho, kdo navzdory nepřízni osudu změnil vědecký svět.