1915年是物理學的重要時刻。那一年,阿爾伯特·愛因斯坦發表了他的廣義相對論,這是關於宇宙的最具變革性的思想之一。那一年,數學家艾米·諾特發表了她的諾特定理,該定理確立了對稱性的重要性,對稱性是物理學中的核心概念,也是試圖統一宇宙已知力的理論中的核心概念。
本週在安大略省圓周理論物理研究所舉行的兩場公開講座將探討這些里程碑式進展的起源和影響。這兩場講座都將在此頁面上直播。6月22日星期一晚上8點(美國東部時間),數學家彼得·奧爾弗將討論諾特的生活和事業,物理學家露絲·格雷戈裡將詳細介紹諾特定理的意義。6月23日星期二晚上8點,圓周研究所的物理學家將慶祝愛因斯坦的相對論,它在20世紀天體物理學中發揮的作用,以及它對試圖將宇宙所有力統一在一個物理定律中的物理學家提出的挑戰。這兩場講座都是關於基礎物理學未來的圓周研究所 Convergence 會議的一部分。
諾特定理指出,對於自然的每一種對稱性,都存在相應的守恆定律。在物理學中,對稱性是在變換下保持不變的東西——例如,時間平移對稱性告訴我們,物理定律在所有時間都是相同的。這條規則對應於能量守恆——隨著時間的推移,能量不會被創造或毀滅,否則物理定律就會改變。諾特定理仍然非常重要,因為對稱性處於探索物理學更深層真理的最前沿。例如,超對稱性的思想表明,宇宙中所有已知的粒子可能都對應於等待被發現的映象粒子。
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與此同時,廣義相對論確立了空間和時間在稱為時空的概念中是統一的,並且引力透過扭曲時空來發揮作用,從而使任何穿過它的物體都將沿著彎曲的路徑行進。該理論仍然是預測天體軌道最準確的工具,但它與其他基礎理論(如量子力學)不能很好地相容。下個世紀的物理學很可能將以尋求將相對論與其他已知的自然規律結合起來為主。