Emmy Noether, mathématicienne et physicienne théoricienne d’origine juive, est née à Erlangen (Allemagne) le 23 mars 1882. Son père était le célèbre mathématicien Max Noether, qui a laissé d’importantes contributions aux mathématiques, principalement dans le domaine de la géométrie algébrique. Il est fort probable que le goût d’Emmy pour les sciences exactes soit dû au métier de son père. Son frère, Fritz, a également poursuivi des études en mathématiques tandis que son autre frère, Alfred, a obtenu un doctorat en chimie.
Emmy, très jeune, boudait déjà l’apprentissage féminin classique du lavage, de la couture et du nettoyage. Non pas parce que ces tâches étaient inutiles ou faciles mais parce qu’elles n’étaient pas si fondamentales. Bien qu’il ait un don pour les langues, il se tourne vers les sciences exactes.
« J’ai été autorisé à suivre des cours à l’Université d’Erlangen car les professeurs respectifs étaient disposés à m’admettre en tant qu’auditeur. A Göttingen, fin 1903, j’ai suivi les cours de grands physiciens et mathématiciens tels que Schwarzschild, Minkowski et surtout Hilbert. C’est quand même ironique que j’aie dû demander la permission d’apprendre les mathématiques… Je n’ai pas eu à demander la permission d’apprendre à cuisiner ou à jouer du piano.”- a déclaré Emmy
À son retour à Erlangen, Emmy se concentre sur le sujet de sa thèse sur les formes ternaires biquadratiques, qu’elle lit en 1907. Elle enseigne alors dans la même université mais sans rémunération, se substituant parfois à son père, trop malade.
Le précédent séjour d’Emmy à Göttingen était révélateur et captivant. Hilbert, reconnaissant immédiatement que ses talents et ses idées sur les invariants mathématiques contribueraient à éclairer les nouvelles théories de l’espace-temps d’Albert Einstein, a invité Emmy à travailler à Gottingen ; bien qu’avec une opposition très sérieuse de certains secteurs de l’establishment universitaire. Hilbert, contrairement à certains scientifiques, a pris très au sérieux son rôle d’humain et de mathématicien.
Alors que la Première Guerre mondiale est en cours et qu’Einstein est sur le point de présenter sa théorie de la relativité générale, Emmy Noether est arrivée à Göttingen. Les avis des étudiants et des universitaires sont partagés entre mépris pour sa silhouette et sa tenue vestimentaire négligée et admiration pour son travail.
Bien que ce soient des moments difficiles socialement et humainement, académiquement pour Emmy, ils sont extrêmement fructueux. Quelque temps après son arrivée à Göttingen et malgré la charge des cours et leur absence de facturation, Emmy Noether a établi et prouvé le théorème de physique théorique qui porte son nom. Quel temps pour la physique ! Le théorème de Noether et la relativité générale ensemble !
Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi vous parlez de conservation de l’énergie, de moment linéaire, de moment cinétique ou de charge électrique ? Pourquoi certaines grandeurs sont conservées au cours d’un processus physique ?
Le théorème de Noether explique d’où viennent ces lois de conservation. Emmy Noether a montré que la symétrie d’un système joue un rôle fondamental dans la conservation des grandeurs physiques. Si un système présente une symétrie, il obéit à une loi de conservation. Autrement dit, il n’est possible qu’une certaine quantité physique soit conservée que lorsque le système présente la symétrie appropriée. Une telle pureté et profondeur ne pouvait venir que de la tête de Noether.
Mais que nous dit le théorème de Noether, en termes simples ? Quelles sont ses implications ? Parlons d’abord brièvement de la symétrie. Une expérience simple peut aider : imaginez un carré debout avec un côté reposant sur une table. Faites-le pivoter de 90 degrés dans le sens des aiguilles d’une montre ou dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Cette configuration est-elle différente de la précédente ? Pas vrai? Eh bien, on dit que le carré présente une symétrie face à des rotations de 90 degrés, c’est-à-dire qu’il est invariant face à cette rotation. Maintenant, faites pivoter le carré de 45 degrés. Évidemment, la configuration résultante est différente de l’originale et on dit que la symétrie a été brisée.
Passons maintenant du monde géométrique et de notre simple exemple du carré sur la table au monde physique. Ce que nous dit le théorème de Noether, c’est que chaque symétrie correspond à une loi de conservation. Par exemple, celle des axes de rotation correspond à la loi de conservation du moment cinétique, dont l’exemple classique est celui du patineur qui tourne plus (ou moins) vite, selon la façon dont il dispose ses bras et ses jambes. Dans ce cas précis, il faut aussi considérer le frottement des patins avec la glace, du corps du danseur avec l’air ambiant, etc.
Autre exemple : si une expérience physique est étudiée dans le temps et que l’on constate que les résultats sont toujours les mêmes, on dit que la loi physique qui régit le phénomène est invariante par rapport au changement de l’origine des temps. En conséquence du théorème mentionné ci-dessus, nous constatons que l’énergie est conservée. Un raisonnement similaire peut également être fait pour la conservation de la quantité de mouvement linéaire et de la charge, bien que dans ce dernier cas, la démonstration utilise les outils de la physique quantique.
Le théorème est, bien sûr, d’une importance fondamentale non seulement dans le domaine des mathématiques mais, principalement, pour la physique théorique. En fait, une telle procédure est utilisée de la physique classique à la physique des particules. Un vrai passe-partout !
Mais ce n’est pas tout… Emmy Noether nous a apporté des contributions très importantes en mathématiques, principalement dans le domaine de l’algèbre abstraite, et de nouveaux concepts en topologie algébrique. Il a également formé un éventail impressionnant de chercheurs en mathématiques et en physique et ses disciples soulignent unanimement son caractère extrêmement généreux, puisqu’il a abandonné ses propres idées à certains d’entre eux. Son prestige dans le monde académique allait de mieux en mieux au point qu’Albert Einstein et d’autres d’un calibre similaire la plaçaient parmi les plus grands physiciens et mathématiciens de tous les temps. Malheureusement, cette reconnaissance ne s’est pas maintenue dans le temps, malgré la grande importance et la profondeur des investigations d’Emmy Noether.
Mais un temps noir est venu. Noir et violent. Et avec elle, est venue la force brute qui l’accompagne toujours. En 1933, Hitler et ses acolytes sont apparus sur la scène avec les conséquences habituelles. Emmy et une foule de scientifiques et de non-scientifiques, en plus de perdre leur emploi, ont été contraints d’émigrer. Son cas était particulièrement problématique étant donné qu’en plus d’être juive, elle avait visité l’Union soviétique et montré une certaine sympathie pour la révolution russe.
Sa destination : les États-Unis, plus précisément en Pennsylvanie. Il donne également des cours à Princeton où il se plaindra d’un machisme mal dissimulé.
Les années aux États-Unis ont été fructueuses et calmes. Cependant, en 1935, Emmy avait de graves problèmes de santé liés à un kyste ovarien.
Emmy a été opéré du kyste. Tout semble aller dans le bon sens, mais les complications d’origine post-opératoire prennent fin avec sa mort le 14 avril 1935. Il n’a que 53 ans.
(Antonio Claret, 2017, podcast Ciencia y Genios, CienciaEs.com)
UTILISER DU AUTEUR: Cette biographie est basée sur des faits réels. Cependant, les monologues d’Emmy Noether sont de la pure fiction. Une sorte de radio-théâtre. L’auteur a imaginé ce qu’elle dirait, si elle en avait l’occasion…
