100 -Year -old Twierdzenie matematyczne nadal rewolucjonizuje fizykę

Twierdzenie o symetrii stworzone przez Emmy Noether wciąż dziś zwiększa nowe odkrycia w fizyce cząstek i obliczeniach kwantowych.

Emmy Noether (1882–1935) była jedną z pierwszych niemieckich kobiet, które mogłyby się uczyć na uniwersytecie.

Dzięki twojemu Twierdzenie symetrii Został uznany za „geniusz matematyki”, gdy wciąż żyje (co zwykle jest rzadkie).

To właśnie koncentrowało się na problemach matematycznych zwrócił uwagę Alberta Einsteina.

W związku z tym, gdy teoria ogólnej względności uczonych Einsteina, takich jak David Hilbert i Felix Klein, zauważyła, że ​​teoria może naruszać prawo ochrony energii. Sposób, w jaki Einstein przedstawił swoje równania, obejmował wyrażenie, które można interpretować jako sugerujące ochronę energii; Ale które według Hilberta i Kleina było równoważne powiedzenie xx = 0: Chociaż prawda, nic nam nie mówi o x.

To było noeth, które udowodniło, że energia należy zachować – W każdej teorii – jeśli prawa fizyki pozostają takie same, niezależnie od czasu – innymi słowy, jeśli są niezmienni w czasie.

To tutaj Einstein napisał do Hilberta: „Wczoraj otrzymałem od pani Noether bardzo interesujący artykuł o niezmiennych formach. Jestem pod wrażeniem faktu, że kwestie te można zrozumieć z tak ogólnego punktu widzenia ” – mówi New Scientist.

Ale Noether nie został tutaj

Ta czasowa niezmienność jest formą symetrii matematycznejponieważ zasady są takie same, gdziekolwiek jesteśmy na czas. W rzeczywistości istnieją dwa rodzaje symetrii, które możemy zrozumieć, obserwując prostą geometrię.

Dwa rodzaje symetrii

Jeśli weźmiemy kwadrat i biegniemy 90 stopni, jest to takie samo jak wygląd. Jest to rodzaj symetrii. Ale jeśli uruchomimy kwadrat 45 stopni, wygląda inaczej, jak diament. To się nazywa Dyskretna symetriaponieważ musisz podjąć nieciągłe kroki, aby odzyskać oryginalny wygląd.

Z drugiej strony, jeśli mamy koło, możemy uruchomić go pod dowolnym kątem, który nadal ma ten sam aspekt. To się nazywa Ciągła symetria.

To, co stało się znane jako Teorema de noether dowód, że w naturze istnienie każdej ciągłej symetrii jest zawsze związane z prawem ochrona.

Z jednej strony może użyć symetrii do obliczenia prawa ochrony; Z drugiej strony może wykorzystać prawo ochrony, aby ujawnić symetrię podstawową.

Fakt, że stanowi matematyczną podstawę do zrozumienia funkcjonowania codziennego świata, stał się reputacją.

Rewolucjonizowana nauka – do dziś

Najlepsze teorie przewidują zachowanie rzeczy, które nie zostały wcześniej zrozumiane, a twierdzenie Noether zdało ten test z rozróżnieniem.

Jak pisze nowy naukowiec, intrygujące jest to, że te równania mają Ciągłe ciągłe symetrie.

Zgodnie z twierdzeniem Noether, obecność tych matematycznych symetrii sugeruje istnienie odpowiednich przepisów dotyczących ochrony.

Takie przepisy są powiązane Prawdziwe zjawiska fizycznePodobnie jak istnienie symetrii obrotowej wymaga zachowania pędu kątowego.

Okazuje się, że to połączenie trwa do dziś i porusza się z fizyką i może być stosowane w badaniu cząstek i pól poziom kwantowy.

Kiedy fizycy znajdują cząstki, które zachowują się zgodnie z daną symetrią, mogą następnie użyć tej symetrii do przewidywania istnienia innych cząstek tej samej rodziny. Jest to jedno z narzędzi używanych przez teoretyków do przewidywania istnienia rodzin cząstek.

Nie jest to jednak jedyny sposób, aby praca Noether przyczyniła się do współczesnej fizyki cząstek; wniósł także wielki wkład w badanie tego, co nazywają matematycy „Pierścienie”.

„Pierścienie” to zestawy rzeczy, które mogą być dodane lub mnożone przez siebie nawzajem, tworząc pozostałych członków pierścienia. Klasycznym przykładem jest zestaw liczb całkowitych 1, 2, 3, 4 i tak dalej. Okazuje się, że bardziej skomplikowane pierścienie matematyczne są powiązane z zachowaniem jednostek kwantowych, takich jak komputery kwantowe.

Wielki wniosek jest taki Sto lat po Emmy Noether Opublikowałem twoją pracę, to nadal jest na czele fizyki teoretycznej.

Jak podkreślają, cytowane przez New Scientist, Leon Lederman E Christopher HillDwóch ważnych fizyków XXI wieku, twierdzenie Noether jest „jednym z najważniejszych twierdzeń matematycznych, jakie kiedykolwiek udowodniono, prowadzą rozwój współczesnej fizyki, być może wraz z twierdzeniem Pitagorasa”.