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terça-feira, 25 de janeiro de 2022

Grandes Cientistas: Emmy Noether, a grande matemática

 1. - Quem foi Emmy Noether ?



Amalie Emmy Noether foi uma matemática alemã responsável pela elaboração de uma das mais importantes teorias da da história. Nasceu em Erlangen, 23 de março de 1882 e faleceu em Bryn Mawr, 14 de abril de 1935. Ela deu contribuições de fundamental importância aos campos de física teórica e álgebra abstrata. 
foto de Emmy Noether

Considerada por David Hilbert, Albert Einstein, Hermann Weyl e outros como a mulher mais importante na história da matemática, ela revolucionou as teorias sobre anéis, corpos e álgebra.

Em física, o teorema de Noether explica a conexão fundamental entre a simetria na física e as leis de conservação



2. - Origens / Filiação 


Noether nasceu em uma família judia na cidade de Erlangen, na Francônia; seu pai era o matemático Max Noether. Ela planejou originalmente ensinar francês e inglês após passar nos exames exigidos, mas em vez disso estudou matemática na Universidade de Erlangen, onde seu pai lecionava. Após concluir seu doutorado em 1907, sob a supervisão de Paul Gordan, ela trabalhou no Instituto de Matemática de Erlangen sem remuneração por sete anos

Na época, as mulheres eram em grande parte excluídas dos cargos acadêmicos.

Filiação

De origem judia o pai de Emmy era descendente de uma família de mercadores de lã. Aos 14 anos ele ficou paralisado devido à polio mas voltou a ganhar mobilidade, ficando com deficiência em uma perna. Autodidata, recebeu um doutorado pela Universidade de Heidelberg, em 1868. Depois de lecionar por sete anos, ele foi para Erlangen, onde conheceu e se casou com Ida Amalia Kaufmann, filha de um grande comerciante judeu da cidade.

O primeiro nome de Emmy era "Amalie", em homenagem à mãe e à avó paterna, mas adotou Emmy ainda muito nova. Era uma criança muito querida, muito inteligente e esperta. Ela não se destacou academicamente, embora fosse conhecida por ser inteligente e amigável. 

3. Educação - Universidade ou Magistério ?


Emmy era fluente em francês e em inglês. Na primavera de 1900, ela prestou exames para magistério nestes idiomas e recebeu nota geral sehr gut (muito bom). Sua nota a qualificou para lecionar os idiomas em escolas para meninas, mas Emmy preferiu continuar seus estudos na Universidade de Erlangen. 

Foi uma decisão pouco convencional para a época. Dois anos depois, a reitoria da universidade declarou que seria permitido educação mista em suas dependências. 

Sendo uma das duas únicas mulheres no campus com 986 alunos, Emmy não tinha autorização de participar de todas as aulas, tendo que pedir permissão individual para cada professor das disciplinas que pretendia estudar. Apesar dos obstáculos, em 14 de julho de 1903, ela se graduou.


foto cidade de Erlangen
Erlangen, cartão postal


No inverno de 1903-1904, ela estudou na Universidade de Göttingen, tendo aulas com o astrônomo Karl Schwarzschild e com os matemáticos Hermann Minkowski, Otto Blumenthal, Felix Klein e David HilbertEsses eram os matemáticos mais importantes da época.

Retorno para Erlangen

De volta para Erlangen no final de 1904, Emmy decidiu focar-se inteiramente em matemática e fez então seu doutorado sob a supervisão de Paul Gordan. 

Pelos próximos sete anos (1908–15), ela lecionaria na Universidade de Erlangen, sem vencimentos.

O orientador de Emmy, Paul Gordan, viria a falecer em dezembro de 1912, tendo deixado Ernst Fischer como seu sucessor.

4.-Universidade de Göttingen - Doutorado e desenvolvimentos


foto de David Hilbert
David Hilbert, 1915

Na primavera de 1915, Emmy foi convidada a retornar a Göttingen por David Hilbert e Felix Klein. Seus esforços para contratá-la foram combatidos pelos membros das faculdades de história e filosofia. Eles insistiam que mulheres não podiam se tornar privatdozent (docente contratado). Um membro disse que era inaceitável que os soldados voltassem para a universidade e encontrassem uma mulher dando aulas. David Hilbert respondeu:


Em seus primeiros anos em Göttingen, ela não tinha uma posição oficial, tampouco tinha salário. Sua família pagava por sua acomodação e por seu material acadêmico. Suas aulas eram, normalmente, anunciadas sob o nome de David Hilbert, onde ela ofereceria apenas assistência. Mas logo após sua chegada à universidade, Emmy demonstrou sua capacidade ao provar o teorema hoje conhecido como Teorema de Noether, que mostra que a lei de conservação de energia está associada com a simetria de um sistema físico.

5. - O que diz o Teorema de Noether e sua importância para a Física.


Nos seus estudos Noether descobriu a relação entre simetria e conservação, revelando que se um objeto ou um sistema na natureza têm simetria — ou seja, a capacidade de permanecer igual mesmo depois de submetido a mudanças — há correspondência na lei de conservação, como, por exemplo, a conservação da energia.

O Teorema de Noether diz que por exemplo: Se podemos fazer o mesmo experimento em qualquer lugar do espaço sem alterar seu resultado, dizemos que ele é simétrico por translações, isto implica em uma lei de conservação, neste caso de momento linear (também chamado de quantidade de movimento).

Também, se pudermos rotacionar o sistema e ele não sofrer alterações, ele é simétrico por rotações e o Teorema de Noether diz que ele conservará o momento angular

Por último, outro resultado incrível é a simetria associada a conservação de energia, ela está associada a “simetria por translações temporais”, isto é, se não importa em que tempo realizamos o experimento (ontem, hoje, amanhã), então ele conserva energia.

Esses são os resultados, mas Noether provou isso matematicamente, provando que se o funcional / lagrangeano permanece inalterado para uma dada modificação,  leva como consequência a uma grandeza inalterada. 


6. - Linhas de Pesquisa em Matemática

O trabalho matemático de Noether foi dividido em três "épocas".


1) No primeiro (1908-1919), ela fez contribuições para as teorias de invariantes algébricos e campos numéricos. Seu trabalho sobre invariantes diferenciais no cálculo de variações , o teorema de Noether , foi chamado de "um dos mais importantes teoremas matemáticos já provados na orientação do desenvolvimento da física moderna". 

Obs: Conheço bem esse teorema, ele é fantástico!


2) Na segunda época (1920-1926), ela começou a trabalhar que "mudou a face da álgebra [abstrata]". Em seu artigo clássico de 1921, "Idealtheorie in Ringbereichen" ( Teoria dos Ideais em Domínios de Anel ), ideais em anéis comutativos em uma ferramenta com amplas aplicações. Ela fez uso elegante da condição de cadeia ascendente , e os objetos que a satisfazem são nomeados noetherianos em sua homenagem.

Obs: Não conheço nada desse trabalho e dessa área.


3) Na terceira época (1927-1935), publicou trabalhos sobre álgebras não comutativas e números hipercomplexos e uniu a teoria da representação de grupos com a teoria dos módulos e ideais.

Obs: Não conheço nada desse trabalho.


7. - Expulsão de Gottingen


Quando Adolf Hitler se tornou o Reichskanzler alemão em janeiro de 1933, a atividade nazista em todo o país aumentou dramaticamente. Na Universidade de Göttingen, a Associação de Estudantes Alemães liderou o ataque ao "espírito não-alemão" atribuído aos judeus e foi auxiliado por um privatdozent chamado Werner Weber , ex-aluno de Noether. 

Atitudes anti -semitas criaram um clima hostil aos professores judeus. Um jovem manifestante exigiu: "Os estudantes arianos querem matemática ariana e não matemática judaica".  

Uma das primeiras ações da administração de Hitler foi a Lei para a Restauração do Serviço Civil Profissional, que removeu judeus e funcionários do governo politicamente suspeitos (incluindo professores universitários) de seus empregos, a menos que tivessem "demonstrado sua lealdade à Alemanha" servindo na I Guerra Mundial. 

Em abril de 1933, Noether recebeu uma notificação do Ministério Prussiano de Ciências, Arte e Educação Pública que dizia: "Com base no parágrafo 3 do Código do Serviço Civil de 7 de abril de 1933, revogo de você o direito de ensinar na Universidade de Göttingen."  

Vários colegas de Noether, incluindo Max Born e Richard Courant , também tiveram seus cargos revogados.


8. - Refúgio em Bryn Mawr e Princeton, nos Estados Unidos

À medida que dezenas de professores recém-desempregados começaram a procurar vagas fora da Alemanha, seus colegas nos Estados Unidos procuraram oferecer assistência e oportunidades de trabalho para eles. 

Albert Einstein e Hermann Weyl foram nomeados pelo Instituto de Estudos Avançados de Princeton , enquanto outros trabalhavam para encontrar um patrocinador necessário para a imigração legal . 

Noether foi contatada por representantes de duas instituições de ensino: Bryn Mawr College , nos Estados Unidos, e Somerville College , da Universidade de Oxford , na Inglaterra. Após uma série de negociações com a Fundação Rockefeller, uma bolsa para Bryn Mawr foi aprovada para Noether e ela assumiu um cargo no Bryn Mawr College, começando no final de 1933.

entrada do Bryn Mawr Colegge
Entrada do Bryn Mawr College, foto de wikipedia


Em 1934, Noether começou a lecionar no Institute for Advanced Study, em Princeton, a convite de Abraham Flexner e Oswald Veblen. Ela também trabalhou e supervisionou Abraham Albert e Harry Vandiver . No entanto, ela comentou sobre a Universidade de Princeton que ela não era bem-vinda na "universidade dos homens, onde nada do sexo feminino é admitido".

Noether continouou seus estudos em Bryn Mawr. Seu tempo nos Estados Unidos foi agradável, cercada por colegas que a apoiavam e absorta em seus assuntos favoritos.

Morte

Em abril de 1935, os médicos descobriram um tumor na pélvis de Noether . Preocupados com as complicações da cirurgia, eles ordenaram primeiro dois dias de repouso no leito. Durante a operação, descobriram um cisto ovariano "do tamanho de um melão grande ". Dois tumores menores em seu útero pareciam ser benignos e não foram removidos, para evitar prolongar a cirurgia. Durante três dias, ela pareceu convalescer normalmente e se recuperou rapidamente de um colapso circulatório .na quarta. Em 14 de abril, ela caiu inconsciente, sua temperatura subiu para 109 ° F (42,8 ° C) e ela morreu. "Não é fácil dizer o que ocorreu com a Dra. Noether", escreveu um dos médicos. "É possível que tenha havido alguma forma de infecção incomum e virulenta, que atingiu a base do cérebro, onde os centros de calor deveriam estar localizados."

9. - Homenagem


Emmy Noether recebeu muitos prêmios em vida e muitas homenagens depois de sua morte, mas a maior delas é ser considerada pelos seus pares como um dos maiores matemáticos de todos os tempos:

Em uma carta ao The New York Times , Albert Einstein escreveu: 

Na opinião dos matemáticos vivos mais competentes, Fräulein Noether foi o gênio matemático criativo mais significativo até agora produzido desde o início da educação superior das mulheres. No domínio da álgebra, em que os matemáticos mais talentosos estão ocupados há séculos, ela descobriu métodos que provaram ser de enorme importância no desenvolvimento da atual geração mais jovem de matemáticos.

Em 2 de janeiro de 1935, alguns meses antes de sua morte, o matemático Norbert Wiener escreveu que  

Miss Noether é... a maior matemática que já existiu; e a maior mulher cientista de qualquer tipo que agora vive, e uma estudiosa pelo menos no plano de Madame Curie .


10. - Referências



Emmy Noether - Wikipedia em Inglês


11. - Outras publicações da série Grandes Cientistas



Lise Meitner - A descobridora da fissão nuclear