Abordarea matematicianului german Emmy Noether la algebră a avut un impact profund asupra fizicii teoretice.Credit: Pictorial Parade/Hulton Archive/Getty
Emmy Noether a fost o forță în matematică – și o știa. Era pe deplin încrezătoare în capacitățile și ideile sale. Cu toate acestea, la un secol distanță, acele idei și contribuția lor la știință trec adesea neobservate. Majoritatea fizicienilor sunt conștienți de teorema ei fundamentală, care plasează simetria în centrul legii fizice. Dar câți dintre ei știu ceva despre ea și despre viața ei?
O conferință organizată săptămâna aceasta la Londra, Noether Celebration, speră să schimbe acest lucru. Este o mișcare binevenită. Într-o lume în care tinerii oameni de știință caută modele feminine de inspirație, este greu să ne gândim la o candidată mai merituoasă.
Noether s-a născut în 1882 în Erlangen, Germania. Părinții ei au vrut ca toți copiii lor să obțină doctorate, așa că, deși multe universități de la acea vreme nu acceptau în mod oficial femei, ea a mers. După absolvire, reglementările sexiste au împiedicat-o pe Noether să obțină locuri de muncă în mediul academic. Neînfricată, timp de mulți ani a ținut prelegeri la Erlangen și, începând din 1915, la Universitatea din Göttingen – adesea pe gratis.
La acea vreme, acel oraș era centrul lumii matematice, în mare parte datorită prezenței a doi dintre titanii săi – Felix Klein și David Hilbert. Dar chiar și atunci când Noether era plătit să predea la Göttingen și își aducea cele mai importante contribuții, soarta și alte discriminări au intervenit: Hitler a preluat puterea în 1933, iar ea a fost concediată pentru că era evreică. A fugit în Statele Unite și a predat la Bryn Mawr College din Pennsylvania, până când a murit în 1935, la vârsta de doar 53 de ani.
Noether și-a dedicat cariera algebrei și a ajuns să o vadă într-o lumină nouă și izbitoare. „Tuturor ne place să ne bazăm pe cifre și formule”, a scris Bartel van der Waerden, fostul ei student, în necrologul său despre Noether. „Ea era preocupată doar de concepte, nu de vizualizare sau calcul”.
Noether vedea matematica ca ceea ce acum se numește structuri. Pentru ea, caracteristicile componentelor unei structuri – fie că sunt numere, polinoame sau altceva – contau mai puțin decât rețelele de relații dintre un întreg set de obiecte. Acest lucru i-a permis să ofere demonstrații care se aplicau unor structuri mai generale decât cele originale și care dezvăluiau conexiuni nevăzute.
A fost o abordare nouă și elegantă care a schimbat fața algebrei. Iar Noether și-a dat seama că aceasta ar putea influența alte părți ale matematicii. Una dintre ele era topologia, un domeniu în care „a publicat o jumătate de propoziție și are un efect veșnic”, scria un matematician. Înainte de Noether, topologii numărau găuri în gogoși; ea a pus în valoare întreaga putere a structurilor sale pentru a crea ceva numit topologie algebrică.
Rezultatele pe care Noether le-a publicat acum 100 de ani au fost, pentru ea, o incursiune rară în fizică, de care nu era interesată în mod deosebit. Albert Einstein tocmai își dezvoltase teoria generală a relativității și se străduia să înțeleagă cum se potrivea energia în ecuațiile sale. Hilbert și Klein lucrau și ei la această problemă și i-au cerut ajutorul lui Noether.
Că a ajutat-o este un eufemism. Expertiza lui Noether în domeniul simetriei a condus-o să descopere că simetriile unui sistem fizic sunt legate în mod inextricabil de mărimile fizice care se conservă, cum ar fi energia. Aceste idei au devenit cunoscute sub numele de teorema lui Noether (E. Noether Nachr. d. Ges. d. Wiss. zu Göttingen, Math.-phys. Kl. 1918, 235-257; 1918).
Pe lângă faptul că a răspuns la o enigmă a relativității generale, această teoremă a devenit un principiu călăuzitor pentru descoperirea de noi legi fizice. De exemplu, cercetătorii și-au dat seama curând că conservarea sarcinii electrice nete – care nu poate fi nici creată, nici distrusă – este intim legată de simetria de rotație a unui plan în jurul unui punct. Impactul a fost profund: cei care au creat modelul standard al fizicii particulelor și cercetătorii care încearcă să îl extindă gândesc în termenii simetriilor lui Noether.
Câteva biografii îl înfățișează în mod inexact pe Noether ca pe un geniu oarecum neajutorat, la mila acțiunilor caritabile ale oamenilor. În realitate, a fost o personalitate asertivă, un lider recunoscut și prima femeie vorbitoare în plen la renumitul Congres Internațional al Matematicienilor.
Statutul femeilor în matematică și știință s-a îmbunătățit de pe vremea lui Noether, dar prejudecățile și discriminarea rămân. Prea puține femei matematiciene de frunte primesc recunoașterea pe care o merită. (Doar o singură femeie, Maryam Mirzakhani, a primit Medalia Fields și niciuna nu a câștigat Premiul Abel – cele mai importante premii din domeniu). Noether este o sursă de inspirație: inclusiv pentru matematicianul britanic Elizabeth Mansfield, care a co-organizat reuniunea de la Londra și lucrează la extensiile moderne ale lucrării lui Noether.
Nu știm câți potențiali Emmy Noethers au fost privați pe nedrept de șansa de a-și arăta talentele. Mai mulți oameni ar trebui să cunoască – și ar trebui să sărbătorească – pe cel care a schimbat lumea științifică împotriva șanselor.