在物理学规律的探索过程中，对称性的观念起了非常重要的作用。当人们熟悉了对称性的观念之后，便想要弄清对称性和自然规律的关系是什么，如何通过已经观察到的对称性来探索未知的事物。

德国女数学家内特尔（Amalie Emmy Noether）在这方面探索研究中证明了一个重要定理，即内特尔定理。这个定理的得出是理论物理学的重要进展，这个定理首先是在经典物理学中普遍证明的，后来经过推广，很快证明在量子力学范围内也能普遍成立。这个定理指出：如果运动规律在某一不明显依赖于时间的变换下具有不变性，必对应存在一个守恒定律。

按照内特尔定理，物理规律如果具有空间坐标平移不变性，则相应地存在一个守恒定律，即动量守恒定律；物理规律如果具有空间转动不变性，则相应地存在一个守恒定律，即角动量守恒定律；物理规律如果具有时间平移不变性，则相应地存在一个守恒定律，即能量守恒定律。这些守恒定律是在经典物理中早已熟知的，这些对称性涉及的变换都是时空性质上的变换，这些对称性可以分类为时空对称性。粒子物理学的发展揭示出微观粒子（和相应的场）的运动规律具有许多过去不认识的内部对称性。前面已讲到的同位旋和重子数，就是内部对称性所决定的守恒量。