发布日期:2025-06-25 08:01点击次数:
对于谁是最伟大的科学家,或许还有一定的争议,有人选牛顿,有人则更倾向于爱因斯坦。但若说谁是最伟大的女科学家,那非德国女科学家艾米·诺特莫属,毫无争议。大家可能更熟悉居里夫人,但是实事求是地说,在科学史上居里夫人的地位并不算高。

德国女科学家艾米诺特
艾米·诺特不一样,她真正进入了基本由男性主导的科学殿堂,她提出的诺特定律是真正划时代的理论,是现代物理学最深刻的发现之一,直接奠定了所有场论的基础。简单来说,诺特定律认为对称即守恒,对称性是比具体物理公式更加底层的存在。每一个守恒律的背后,都对应着一种连续对称性,反之亦然。
物理学常见的对称性有时间平移对称性、空间平移对称性、转动对称性。
以时间平移对称性为例,它的假定非常简单,简单到我们意识不到其存在,就是说物理定律不随时间变化,今天做同一个实验,和明天做会得到同样的结果,不管时间怎么流逝,物理定律不变。
因为所有的物理定律都显性或隐性地和能量有关,所以时间平移对称性本质上对应的是能量守恒,能量守恒定律可以直接由时间平移对称性推导出来。反过来,若某一天我们发现物理定律随着时间发生变化,那能量一定是不守恒的。事实上,从宇宙层面来看,因为宇宙大爆炸和时空膨胀,能量确实不守恒。
空间平移对称性是指物理定律在空间的各处都一样,在北京做的实验,和上海做的不会有差别。是不是特简单,我们都习以为常,从而根本没思考过其背后的深层含义。但就这样一条看似简单的现象,却隐藏着深刻的道理,空间平移对称性可以直接推导出动量守恒!同理,转动对称性对应角动量守恒。

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