在物理學規律的探索過程中，對稱性的觀念起了非常重要的作用。當人們熟悉了對稱性的觀念之後，便想要弄清對稱性和自然規律的關係是什麼，如何通過已經觀察到的對稱性來探索未知的事物。
德國女數學家內特爾（Amalie Emmy Noether）在這方面探索研究中證明了一個重要定理，即內特爾定理。這個定理的得出是理論物理學的重要進展，這個定理首先是在經典物理學中普遍證明的，後來經過推廣，很快證明在量子力學範圍內也能普遍成立。這個定理指出：如果運動規律在某一不明顯依賴於時間的變換下具有不變性，必對應存在一個守恆定律。
按照內特爾定理，物理規律如果具有空間坐標平移不變性，則相應地存在一個守恆定律，即動量守恆定律；物理規律如果具有空間轉動不變性，則相應地存在一個守恆定律，即角動量守恆定律；物理規律如果具有時間平移不變性，則相應地存在一個守恆定律，即能量守恆定律。這些守恆定律是在經典物理中早已熟知的，這些對稱性涉及的變換都是時空性質上的變換，這些對稱性可以分類為時空對稱性。粒子物理學的發展揭示出微觀粒子（和相應的場）的運動規律具有許多過去不認識的內部對稱性。前面已講到的同位旋和重子數，就是內部對稱性所決定的守恆量。
