Жизнь проста. Как бритва Оккама освободила науку и стала ключом к познанию тайн Вселенной

В 1903 году Геттингенский университет был центром математического мира. Эмми посещала лекции таких корифеев математики, как Давид Гильберт, Герман Минковский и Феликс Клейн, однако и здесь, как в Эрлангене, она не была зачислена официально. После первого семестра она заболела и была вынуждена вернуться в родной город, где к тому времени ограничения для поступления женщин в университет были смягчены.

Рис. 35. Эмми Нётер

В Эрлангене Эмми под руководством друга своего отца Пауля Гордона получила высшее образование и приступила к работе над докторской диссертацией, защитив которую стала второй женщиной, удостоенной степени доктора наук по математике в Германии. Это дало ей возможность преподавать на факультете математики университета Эрлангена, впрочем, бесплатно – в штат она так и не была принята. Здесь, в университете, сформировался ее интерес к наиболее актуальной области математики ХХ века – абстрактной алгебре. Абстрактная, или общая, алгебра оперирует не только числами и символами, но всеми возможными математическими действиями. Эмми опубликовала несколько довольно смелых статей, которые привлекли внимание ее бывших преподавателей из Геттингенского университета.

Геттингенский университет переживал тогда бурное время. Эйнштейн только что опубликовал работы по теории общей относительности, и все внимание математического факультета было приковано к этой новой теории и тем перспективам, которые она открывала. В июне 1915 года Гильберт пригласил Эйнштейна прочесть курс лекций. Лекции Эйнштейна убедили Гильберта в правильности общей теории относительности, однако оба ученых обнаружили одну проблему: теория нарушала один из фундаментальных принципов науки – закон сохранения энергии, утверждавший, что энергия не может быть ни создана, ни уничтожена. Тогда Гильберт подумал, что знает одну даму, которая может им помочь.

В 1915 году Гильберт и Клейн приглашают Нётер вернуться в Геттингенский университет. Она принимает их приглашение, однако все попытки Гильберта предоставить ей должность в университете терпят неудачу, главным образом из-за предрассудков преподавателей гуманитарных факультетов, не желавших видеть в своих рядах женщину-профессора. Не в силах бороться с их нетерпимостью, Гильберт в отчаянье воскликнул: «Я не понимаю, почему пол может служить причиной отказа в приеме на работу… В конце концов, мы же находимся в университете, а не в бане!» Однако укоренившиеся предрассудки одержали верх, и лекции Эмми шли под именем Гильберта с припиской «при участии госпожи доктора Эмми Нётер». Ее работа по-прежнему не оплачивалась.

Стиль преподавания Нётер был довольно необычным. Ее равнодушие к внешнему виду, за который некоторые коллеги прозвали ее прачкой, было поистине легендарным. Увлекая за собой студентов в дебри математической теории, она не особенно заботилась об одежде и прическе, из которой постоянно выскакивали шпильки и выбивались волосы. Следуя примеру Аристотеля[431], она любила проводить занятия на природе, отправляясь со студентами на загородные прогулки. Ее увлеченность, жизнерадостность и математическая интуиция привлекали студентов, и вскоре вокруг нее сложилась группа верных поклонников, которые называли себя «мальчиками Нётер». Один из ее коллег, математик Герман Вейль (1885–1955), рассказывая о ней, заметил: «От нее исходит тепло как от свежеиспеченного хлеба»[432]. Когда Вейль получил профессорскую должность, в то время как Нётер оставалась внештатным неоплачиваемым лектором, он заявил, что «стыдится занимать столь привилегированную должность вместо Эмми, которая превосходит его во всех отношениях».

Давид Гильберт привлек Эмми Нётер к работе, рассчитывая на то, что ее математический талант поможет объяснить проблему отсутствия сохранения энергии в общей теории относительности Эйнштейна. Закон сохранения энергии, наряду с законами сохранения импульса, момента импульса и электрического заряда, является фундаментальным законом физики. Ни один из них не был доказан в классической физике, они просто принимались на веру, поскольку никогда не наблюдались процессы, противоречащие этим законам. Как и постоянство скорости света, законы сохранения можно рассматривать в качестве кирпичиков, из которых состоит здание Вселенной. Эмми Нётер математически установила, что между законами сохранения и другими фундаментальными законами физики существует более широкая и глубокая связь. Математическое обоснование этой связи, которое нередко называют «самой красивой теоремой в физике», названо по имени автора – теоремой Нётер.

Теорема строится вокруг понятия симметрии и утверждает, что каждой непрерывной симметрии физической системы соответствует некоторый закон сохранения.

Рис. 36. Примеры сферической, двусторонней симметрии, пентасимметрии и асимметрии