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物理学中的对称性与守恒定律对称性和守恒定律是物理学中的基本概念，它们在理解和解释自然界中各种物理现象和规律中起着重要作用。
本文将探讨物理学中的对称性和守恒定律，并探讨它们之间的密切关系。
一、对称性在物理学中的意义对称性是物理学中的重要概念，它描述了物理系统在某些变换下保持不变的性质。
在物理学中，对称性可以分为时空对称性和内禀对称性两种。
1. 时空对称性时空对称性是指物理系统在时空变换下保持不变。
在相对论物理学中，洛伦兹变换是描述时空变换的数学工具。
根据洛伦兹变换的不同类型，物理系统可以表现出平移对称性、旋转对称性和洛伦兹对称性等。
平移对称性是指物理系统在空间位置上的平移不会改变其物理性质。
例如，一个均匀介质中的物理规律在空间中的任何位置都是相同的。
旋转对称性是指物理系统在空间方向的旋转下保持不变。
例如，地球的自转周期不会影响物理规律的成立。
洛伦兹对称性是指物理系统在洛伦兹变换下保持不变，包括时间和空间的坐标变换。
相对论物理学中的基本原理就是洛伦兹对称性。
2. 内禀对称性内禀对称性是指物理系统在内部变换下保持不变。
在粒子物理学中，内禀对称性描述了粒子的基本性质。
例如，电荷共轭对称性指粒子与其反粒子具有相同的物理性质。
对称性在物理学中具有广泛的应用。
它不仅可以用于解释物理定律的成因，还可以帮助物理学家发现新的规律和预测新的物理现象。
二、守恒定律与对称性的关系守恒定律是物理学中的基本定律，描述了物理系统在某些变换下某个物理量保持不变的规律。
守恒定律与对称性之间存在着密切的关系。
以能量守恒定律为例，它描述了物理系统的能量在各种变换下保持不变。
能量守恒定律与时间平移对称性密切相关，即物理规律在时间上的平移不变性保证了能量守恒。
动量守恒定律是另一个重要的守恒定律，它描述了物理系统的总动量在某些变换下保持不变。
动量守恒定律与空间平移对称性密切相关，即物理规律在空间上的平移不变性保证了动量守恒。
角动量守恒定律和电荷守恒定律等也与对称性有着密切的联系。
理论物理中对称性与守恒定律的关系在理论物理中，对称性与守恒定律是两个核心概念。
对称性描述了系统在某些变换下保持不变的性质，而守恒定律则说明了系统在各种变化中某些物理量的不变性。
这两个概念之间存在着密切的关系，对称性的存在导致了守恒定律的存在，反之亦然。
本文将深入探讨对称性与守恒定律的关系。
首先，让我们来了解对称性的概念。
对称性可以简单地理解为某种变换下系统保持不变的性质。
在物理学中，常见的对称性有平移对称性、旋转对称性、时间平移对称性和粒子对称性等。
平移对称性指的是系统在空间中的平移下保持不变，旋转对称性指的是系统在空间中的旋转下保持不变，时间平移对称性指的是系统在时间上的平移下保持不变，而粒子对称性指的是系统在粒子交换下保持不变。
对称性在物理学中起着非常重要的作用。
与对称性相关联的是守恒定律。
守恒定律描述了系统在各种变化中某些物理量守恒的性质。
守恒定律可以用数学表达式表示为：某一物理量的变化率等于该物理量进入与离开系统的流量之差。
根据对称性的不同，我们可以得到不同的守恒定律。
首先，根据时间平移对称性，我们可以得到能量守恒定律。
能量守恒定律指的是系统的能量在时间上保持不变。
这是因为系统的物理规律在时间上的不变性导致的。
无论系统中发生了怎样的能量转化，总能量的变化率始终为零，能量守恒得到维持。
其次，根据空间平移对称性，我们可以得到动量守恒定律。
动量守恒定律指的是系统的动量在空间上保持不变。
这是因为系统的物理规律在空间上的不变性导致的。
无论系统中的物体如何运动，总动量的变化率始终为零，动量守恒得到维持。
此外，根据空间旋转对称性，我们可以得到角动量守恒定律。
角动量守恒定律指的是系统的角动量在空间上保持不变。
这是因为空间旋转对称性导致的。
无论系统中的物体如何旋转，总角动量的变化率始终为零，角动量守恒得到维持。
最后，根据粒子对称性，我们可以得到电荷守恒定律。
电荷守恒定律指的是系统中的总电荷量在粒子交换下保持不变。
《力学分析中的对称性和守恒律》阅读笔记目录一、力学分析中的对称性 (2)1. 对称性的概念及重要性 (3)2. 空间对称性与平移对称性 (3)3. 时间对称性与旋转对称性 (4)4. 对称性原理在力学问题中的应用 (6)二、守恒定律 (7)1. 动量守恒定律 (8)1.1 定义与表达式 (10)1.2 应用案例 (10)2. 机械能守恒定律 (12)2.1 定义与表达式 (13)2.2 应用案例 (14)3. 能量守恒定律 (15)3.1 定义与表达式 (17)3.2 应用案例 (17)4. 热力学第一定律与第二定律 (18)4.1 定义与表达式 (20)4.2 应用案例 (21)三、对称性与守恒律在力学问题求解中的应用 (22)1. 利用对称性简化问题 (24)2. 利用守恒定律解决问题 (24)3. 对称性与守恒律的综合应用 (26)四、总结与展望 (27)1. 对称性与守恒律在力学分析中的重要性 (28)2. 未来研究方向与应用前景 (29)一、力学分析中的对称性在力学领域，常见的对称性包括空间对称性、时间对称性以及物理量的对称性。
空间对称性主要是指物理系统在空间变换下的不变性，如平移和旋转。
时间对称性则涉及到物理系统在时间反演下的不变性，物理定律在时间上的对称性，即物理过程在时间的正向和逆向演化中保持一致。
而物理量的对称性则涉及到物理量的守恒定律，如动量守恒、能量守恒等。
在力学分析中，对称性的应用十分广泛。
在处理复杂的机械系统时，我们可以通过分析其对称性质来简化问题。
通过识别并应用对称性，我们可以将复杂的物理问题简化为更容易解决的形式，从而更有效地找出系统的运动规律和解决策略。
对称性也可以帮助我们理解物理系统的稳定性和动态行为，在某些对称性的条件下，我们可以预测系统的稳定状态，并理解其运动轨迹。
对称性是力学分析中的一个重要工具，它不仅可以帮助我们理解和解决复杂的物理问题，还可以揭示物理系统的本质和潜在规律。
对称性与守恒律物理规律是分层次的，有的只对某些具体事物适用，如胡克定律只适用于弹性体；有的在一定范畴内成立，如牛顿定律适用于一切低速运动的宏观物体；有的如能量、动量守恒等守恒律，则在所有领域的自然界起作用。
后者属于自然界更深层次、最为基本的规律。
而守恒律和对称性有紧密联系。
了解对称性的概念、规律及其分析方法，对于深入地认识自然有重要意义。
一、什么是对称性对称的概念日常生活中就有，如人体外部器官的左右对称，紫禁城建设布局的东西对称，不带任何标记的球的中心对称等。
对称性的定义如下。
若某个体系（研究对象）经某种操作（或称变换）后，其前后状态等价（相同），则称该体系对此操作具有对称性，相应的操作称为对称操作。
简言之，对称性就是某种变换下的不变性。
二、物理学中几种常见的（对称）变换1.空间变换1）平移：即对位矢作的变换，相应的对称性谓之平移对称性。
例如，一个不带任何标记的无限大平面，对沿平面的任意平移具有对称性，而当此平面上均匀布满方格时，则对沿平面的特定方位（如边长或对角线方位）平移某个长度的整数倍具有对称性。
2）转动：绕某定点或轴线的转动前述球的中心对称，就是指球对绕球心的任意旋转对称，通常就称之为球对称。
一圆柱体，对绕其中心轴旋转任一角度状态不变，即具有旋转轴对称……3）镜像反射（反演）：俗称照镜子。
指对镜面作物像变换。
紫禁城建筑的东西对称，就是以天安门中轴面（南北竖直面）为镜面的镜像对称。
●物理矢量的镜面反射——极矢量和轴矢量按镜面反射时，矢量物像的方向之间的关系，物理矢量分两类。
一类，以位移为例，其镜像为，如图1(a)所示。
它们平行于镜面的分量方向相同，垂直于镜面的分量的方向相反，这类矢量叫极矢量。
，，等都是极矢量。
另一类矢量，如图1(b)中右侧所示一沿圆轨道运动的质点的角速度。
保持角速度方向与轨道旋向成右手关系的规定不变，则其镜像为左侧的。
和沿镜面的平行分量反向，而垂直分量方向相同。
这类矢量叫轴矢量，又称赝矢量。
物理学中的对称性原理物理学中的对称性原理是指在自然界中存在着各种对称性，并且这些对称性对于物理定律的描述和解释起着重要的作用。
对称性原理是物理学中的基本原理之一，它帮助我们理解和解释了许多重要的现象和规律。
一、空间对称性空间对称性是指物理系统在空间变换下保持不变。
在三维空间中，常见的空间对称性有平移对称性、旋转对称性和镜像对称性。
1. 平移对称性：物理系统在空间平移下保持不变。
例如，一个自由粒子在空间中运动时，其动能和势能在空间平移下保持不变。
2. 旋转对称性：物理系统在空间旋转下保持不变。
例如，一个均匀的圆盘在绕其对称轴旋转时，其物理性质保持不变。
3. 镜像对称性：物理系统在空间镜像变换下保持不变。
例如，一个球在经过镜像变换后，其形状和物理性质保持不变。
二、时间对称性时间对称性是指物理系统在时间反演下保持不变。
时间反演是指将时间t变为-t，即将物理系统的演化方向反转。
时间对称性原理表明，物理定律在时间反演下保持不变。
1. 动力学时间对称性：物理系统的演化方程在时间反演下保持不变。
例如，牛顿第二定律F=ma在时间反演下仍然成立。
2. 热力学时间对称性：热力学系统的热平衡状态在时间反演下保持不变。
例如，一个封闭的热力学系统在达到热平衡后，其热平衡状态在时间反演下保持不变。
三、粒子对称性粒子对称性是指物理系统在粒子变换下保持不变。
粒子变换是指将一个粒子变为另一个粒子，例如将一个电子变为一个中子。
粒子对称性原理表明，物理定律在粒子变换下保持不变。
1. 电荷守恒：电荷在粒子变换下保持守恒。
例如，一个粒子和其反粒子的电荷之和为零。
2. 弱力相互作用：弱力相互作用在粒子变换下保持不变。
例如，一个粒子在弱力相互作用下可以转变为另一种粒子。
四、规范对称性规范对称性是指物理系统在规范变换下保持不变。
规范变换是指改变物理系统的规范场，例如改变电磁场的规范。
规范对称性原理在量子场论中起着重要的作用。
1. 电磁规范对称性：电磁场的规范变换不改变物理系统的物理性质。
对称性和守恒律概念及其重要性对称性(Symmetry)与守恒律(Conservation Law)是物理学中最重要的概念之一，它们有助与我们理解和描述这个宇宙的运行机制。
对称性是物理学上的一种基本假设，指的是存在着外界因素（如时间、空间、组织、排列、颜色）的变化，使得一个模式具有重叠性，称为对称性。
而守恒律指的是一个物理量的大小是不变的，只有根据特定的定律允许存在一定的变化，而不存在消失或诞生的情况。
质量守恒律质量守恒律是物理变换过程中最重要的守恒律之一，它表明量子物理中物质的平衡性，即物质总量保持不变，任何形式的物质是可以通过相互转换得到的。
质量守恒的定义是：质量的总量在物理变换的过程中不会变化，因此在化学反应中反应前后物质的总量是一致的。
电量守恒律电量守恒律是物理变化过程中另一个重要的守恒律，其定义是：在带电粒子运动的物理变化过程中，电子、正电子等电荷总量保持不变，不发生增减。
换言之，任何形式的电荷，只要经过合理计算，都是可以表示为电荷量的，从而可以被计算出来。
动量守恒律动量守恒律是物理变换过程中的另一个守恒律，其定义是：在物理变化的过程中，物质所携带的动量是守恒的，即动量总量保持不变。
动量守恒律是物理变换中最重要的守恒律之一，它表明，在无外力作用的情况下，物体的运动状态是恒定的，物质的动量不会发生变化。
这个定律是有“动量守恒定律”这一名称的，它通常也被称为“牛顿拉普拉斯定律”。
结论由上文可以得出，对称性与守恒律是物理学中不可或缺的重要概念，其中，质量守恒律、电量守恒律和动量守恒律是最为重要的。
这些守恒律在影响物理变换过程中产生了重要的作用，对我们对物质和能量的理解和认识极为重要，它们是理解宇宙现象的基础科学。
对称性与物理学中的守恒定律物理学中对称性与守恒定律是一对密不可分的概念。
对称性是自然界的一种基本现象，而守恒定律则是对称性的体现。
本文将介绍对称性与物理学中的守恒定律的基本概念及其在物理学中的应用。
对称与对称性对称是指一个物体在某个操作下仍能保持不变。
常见的对称有平移对称、旋转对称和镜像对称等。
以矩形为例，它有平移、旋转和镜像三种对称。
当你将矩形向一个方向平移一定距离时，它仍看起来一模一样；当你绕矩形中心旋转90度时，它也仍然不变；当你将矩形沿着某一直线对折时，它还是一样的。
在数学中，对称主要是通过变换来定义的。
例如，将平面上的点(x,y)绕原点旋转一个角度θ得到(x',y')，则(x,y)和(x',y')就是关于原点对称的。
物理学中的对称性是指物理现象在某种变换下仍然保持不变。
例如，物体在不同位置、不同时间、不同方向和不同状态下具有平移、时间、旋转和内禀对称性。
具体而言，平移对称意味着物理定律在位置的变换下不变；时间对称性要求物理现象在时间上前后对称；旋转对称性要求物理定律在空间旋转下不变；内禀对称性指的是物理现象在基本粒子的内部对称变换下保持不变。
对称性原理对称性原理是物理学中一个重要的基本原理。
其基本思想是，自然界的基本定律应该具有某些对称性，而这些对称性可以用来推导自然界的规律。
换言之，对称性原理是自然界中某些规律的先决条件。
在物理学中，对称性原理有多个方面。
首先，对称性原理要求物理定律在各种对称变换下不变。
例如，物体的质量在不同位置、不同方向和不同速度下应该保持不变。
这是牛顿运动定律中的一个例子。
更具体地说，在牛顿定律中，物体的运动状态不随时间、空间和速度的变化而改变。
其次，对称性原理还要求物理定律在内部对称变换下不变。
例如，在电动力学中，电场和磁场在某些线性旋转下保持不变。
最后，对称性原理还要求物理定律在粒子转换下不变。
例如，在核物理学中，电荷守恒原理要求在粒子转换时总电荷量不变。
对称性与守恒定律在物理学中，对称性与守恒定律是两个重要的概念。
对称性指的是物理系统在某种变换下保持不变的性质，而守恒定律则是指物理量在时间或空间上的改变保持不变的规律。
这两个概念之间有着密切的联系，深入理解它们对于解释和预测自然界的现象至关重要。
一、对称性对称性在物理学中具有重要作用，它揭示了自然界普遍存在的规律和原则。
在物理学中，我们常常研究的是物理系统在某种变换下的行为。
如果系统在这种变换下保持不变，我们就说它具有对称性。
最常见的对称性是空间对称性，即物理系统在空间变换下保持不变。
例如，我们在研究一个孤立的粒子时，发现它在不同的空间位置上的行为是相同的。
这表明粒子具有平移对称性。
此外，还有旋转对称性。
许多自然现象在旋转变换下保持不变，这意味着它们具有旋转对称性。
例如，地球的自转使得我们一天之内所经历的自然现象没有明显差异，这是因为地球具有旋转对称性。
时间对称性是另一个重要的对称性概念。
物理系统在时间变换下保持不变，意味着它们具有时间对称性。
通常，我们假设自然界在时间上是均匀的，这意味着物理法则在时间上保持不变。
二、守恒定律守恒定律是物理学中的核心概念之一。
它指出，在某些条件下，特定的物理量在时间或空间上的改变保持不变。
最经典的守恒定律是能量守恒定律。
能量是宇宙中最基本的物理量之一，它在物理系统中的总量是不变的。
虽然能量可以在不同形式之间转化，但总能量的大小保持不变。
此外，动量守恒定律也是非常重要的。
动量是物体运动的属性，它在某些条件下保持不变。
例如，在一个封闭系统中，如果没有外力的作用，总动量保持不变。
其他重要的守恒定律包括角动量守恒定律、电荷守恒定律、线性动量守恒定律等。
每一个守恒定律都对应着自然界中某种物理量的守恒规律。
三、对称性与守恒定律的关系对称性与守恒定律之间存在着密切的联系。
根据诺特定理的基本思想，对称性给出了守恒定律的表达形式。
当物理系统具有某种对称性时，就会出现一个与该对称性相对应的守恒量。
毕业论文（2011届）题目:物理学中的对称性和守恒律学院物理电气信息学院专业物理学(师范)年级2007级学生学号12007244017学生姓名关亚琴指导教师张亦物理学中的对称性与守恒律摘要对称和守恒作为一个古老而又常新的概念，经历了从分立到综合的漫长发展历程。
对称性对物理学的发展起到了重要作用。
由于对称性意味着不变性，也就是经过某种对称变换后物理规律的不变性，这就意味着某种物理量的守恒。
本文是从对称性的发展，到能量守恒的产生与分类，最后阐述了对称性与能量守恒的关系。
关键词对称守恒物理学ABSTRACTAs an old and new concepts, semmetry and conservation often experienced the long development from the division to integration. The development of physics symmetry has played an important role. Due to the symmetry means inflexibility, namely after a symmetry transform the laws of physics, this means that some physical quantities of conservation. Based on the development of energy conservation, to generate and classification, finally describes the relationship with the energy conservation symmetry.Keywords Symmetrical Conservation Physics目录引言 (1)第一章物理学中的对称性 (1)1.1物理对称性的分类 (1)1.1.1 直观对称 (1)1.1.2 抽象对称 (2)1.1.3 数学对称 (3)1.2对称破缺 (5)1.3对称操作与对称性 (6)1.3.1 空间反演操作与镜像对称 (6)1.3.2 空间平移对称操作与平移对称 (8)1.3.3 空间旋转对称操作与转动对称 (8)1.3.4 时间平移对称操作与时间对称 (10)1.4对称性在物理学发展中的作用 (10)第二章物理学中的能量守恒 (12)2.1能量守恒的转化与转移 (12)2.2能量守恒的具体表达形式 (12)2.3能量守恒定律的重要意义 (14)第三章物理学中的对称性与守恒律 (15)3.1对称性与能量守恒的发展历程 (15)3.2守恒定律和对称性的关系 (15)3.3应用对称性思想推导基本守恒定律 (16)3.3.1 势能对时间平移变换的对称性导致机械能量守恒 (17)3.3.2 势能对空间平移变换的对称性导致动量守恒 (19)3.3.3 势能对空间转动变换的对称性导致角动量守恒 (19)3.4李政道与杨振宁的宇称不守恒 (20)第四章结语及展望 (23)参考文献 (24)谢辞 (25)引 言作为物理学中最原始、最基本的概念，对称和守恒各自有其深刻的思想渊源。
人类对于对称和守恒的认识也是由表及里，而对称和守恒也经历了从分立走向综合的漫长发展历程。
特别是在现代物理学中，对称性和守恒律对科学家来说始终具有非凡的吸引力，是一个非常有趣和深刻的话题。
本文将通过物理学中对称性的分类、对称操作与对称性、对称性在物理学中的发展作用，物理中的能量守恒的转化、转移、具体表达形式及作用，引出了对称性与各种守恒律的关系及发展。
第一章 物理学中的对称性对称性是人类认识自然界中各种现象和事物时产生的一种观察方法。
它是指自然界的一切物质和过程都存在或产生它的对应方面。
这种对应表现为现象的相同、形态的对映、物质的反正、结构的重复、性质的一致和规律的不变性等。
对称给人一种圆满、匀称、均衡的美感，它内含或表现出某种有序、重复的成份。
对称性深刻地解释了自然界相互联系中的一致性、不变性和共同性，是反映自然规律的一条基本原则。
1.1 物理对称性的分类根据对称性的抽象程度，物理学中的对称性主要表现为直观对称、抽象对称、数学对称、对称破缺四种。
1.1.1 直观对称 对称性的概念最初来源于生活，也就是直观唯象对称性，是许多事物所显图1-1 雪花的六角对称示的直观形象的对称。
直观对称又表现为空间的、时间的和物理知识表达形式上的对称。
空间对称表现为：人体的左右对称、雪花完美的六角对称（图1-1）我国古代的宫殿、庙宇和陵墓建筑的对称设计、正电荷与负电荷、反射与折射（图1-2）、杠杆的平衡、单摆的运动和磁场的南北极等。
时间对称表现为：音乐的等间隔重复节奏、地球的周期性公转和自转、匀强电场不随时间发生变化等。
物理学知识，如概念、规律、公式等，在表达式上也表现出明显的直观对称。
对称的数字、公式和图像是数学形式美的重要标志，因为中心对称、轴对称、镜像对称都是令人愉悦的形式。
如晶体结构具有一定的几何学上的对称性；描述电磁场规律的麦克斯韦方程组具有形式上的对称性等。
对称性在解释天体运行规律中也有功不可没的作用。
托勒密的地心说认为，各行星都在一个较小的圆周上运动，而每个圆的圆心则在以地球为中心的圆周上运动。
他把绕地球的圆叫“均轮”，每个小圆叫“本轮”。
同时假设地球并不恰好在均轮的中心，均轮是一些偏心圆；日月行星除作上述轨道运行外，还与众恒星一起，每天绕地球转动一周。
托勒密这个不反映宇宙实际结构的数学图景，却较为完满地解释了当时观测到的行星运动情况，并在航海上取得了实用价值，被人们广为信奉。
后来，天文学家哥白尼从对称美的角度考虑了宇宙的结构，他发现“地心说”的体系过于复杂，难以反映宇宙体系的和谐、统一，并以崭新的日心模型为出发点，建立了对称性更高的“日心说”来解释天体运行规律[1] 。
1.1.2 抽象对称随着人类认识的深入和发展，科学家面临着越来越多的抽象问题，许多问题仅仅依靠简单直观的对称图像难以解决。
这时抽象对称性就起到了重要的作用。
抽象对称性是将对称的直观表象和抽象思维相结合，从得出的某一个概念、规律图1-2 反射与折射或理论中反映出新的对称性，是人类思维活动对于对称性的更深层次的认识和理解。
统计力学和误差理论中的概率思想，就是一种抽象对称：分子热运动在三维空间各自由度上发生的概率都相等；气体对容器的压强处处都相等。
例如，德布罗意从对称思想认识到：19世纪科学家对于光学的研究过于强调了波动性，忽视了粒子性的研究方法；而对于物质的研究则过分强调了物质的粒子性，而忽视了物质的波动性。
他认为物质也应该具有与粒子性相对称的波动性，提出了物质波假说。
再如，1931年，狄拉克运用对称思想提出了磁北极和磁南极是可以分开而单独存在的学说，称为磁单极子理论。
他的这一预言虽然至今未被确证，但许多物理学家正在通过各种实验探寻磁单极子。
1.1.3 数学对称数学对称是指，如果某一现象(或事件)在某一数学变换下不变，那么该现象（或事件）就具有该变换所对应的对称性，也叫做数学变换下的不变性。
而在某种变换下不变的理论叫做对称理论。
数学对称是比抽象对称更加深刻的对称性，通常用群论来描述对称性。
如物理定律在洛仑兹变换下保持形式不变，就是数学对称性的体现。
再比如电磁场的规范对称变换:1=-c A A A a ϕϕϕϕ→→∂'=+∇ψ↔ 或加， ,电磁势(A, ϕ)变为(A ’, ϕ)后,B,E 及其运动方程保持不变,并引出电磁场是一种“U(1)规范场”。
在爱因斯坦建立相对论的过程中，数学对称性起到了重要作用。
爱因斯坦认为，自然科学的理论不仅要求一些基本概念或基本方程具有形式上的对称性，而且要求理论本身具有内在对称性。
1905年，爱因斯坦发表的“论动体的电动力学”提出了狭义相对论的基本原理，并深刻领悟了对称性的威力。
狭义相对论是以爱因斯坦的两个基本假设为出发点，这两个基本假设也称为狭义相对论的基本原理。
具体内容如下:1.相对性原理:所有物理规律在一切惯性系中皆有各自的同一形式。
即在不同惯性系，同一物理规律的数学表达式不变，也就是说不存在一个特殊的惯性系。
2.光速不变原理:在真空中，对任何惯性系而言，光在各方向上的速度都是c，与光源的运动无关。
对经典力学的相对性原理，只有在伽俐略变换下对力学定律成立，而爱因斯坦的相对性原理，却是在一种新的变换,即洛仑兹变换下，对所有的物理规律都成立。
时空观由光速不变原理赋与了全新的内容，与经典力学的速度变换公式有着本质的区别。
具体的洛仑兹变换如(图1-3)所示:设有两个惯性系s和s’，若它们的坐标轴彼此平行，且当t=t′=O时，两坐标系的原点0，O′重合，s系以速度并相对s系沿公共的x轴正方向作匀速运动(如图1-3所示)。
则某事件P在s系看来，是在t时刻，(x、y、z)点发生的；在s′系看来，是在t′时刻，(x′、y′、z′)点发生的，则这个同一事件的两组时空点的关系如下:2211()()()11))x x u t x x u ty y y yu c z z z zt t u x c t t u x cβ⎧⎧'''=-=+⎪⎪⎪⎪⎪⎪''==⎪⎪=⎨⎨''==⎪⎪⎪⎪'''=-=+⎪⎪⎪⎪⎩⎩或者洛仑兹变换使得空间与时间发生了联系，空间的变换依赖时间，时间的变换也依赖空间。
由相对论的基本原理及洛仑兹变换下物理规律的不变性，可以得出:物理规律具有对称性。
这种对称性指的是:(l)不因时而异，即与t的变化无关，称之为时间的均匀性。
(2)不因地点而异，即与地点无关。
这是空间的均匀性。
(3)不因人而异，即与参考系无关，即相对性的原理。
[ 2]此外，对称性揭示了能量守恒定律，动量守恒定律，角动量守恒定律，电荷守恒定律的出现不是偶然的，而是必然的，是多种对称的必然结果。
以下章节图1-3 洛伦兹变换中将会介绍到如何用对称性推导基本守恒定律。
1.2 对称破缺物理学中的对称破缺，是指由于某一种对称被破坏，引发出了更深化的思维认识，从而展现出物理学更高层次的对称。
如核子同位旋守恒遭电磁作用和弱作用破坏时表现出来的破缺；铁磁材料中空间各向同性的破坏；真空对称性的自发破缺等。
再如，杨振宁和李政道提出了弱相互作用中宇称不守恒（将在第三章中详细讲到），就是运用对称性原理解开了θ-τ之谜，并得到了吴健雄的实验验证，使现代物理学中产生了“对称加破缺”的美学思想。
物理学中有两种对称破缺的方式。
一种是上面讨论过的明显的对称破缺，它是由较弱的相互作用不具有这种对称性而引起对较强的相互作用的对称性的破坏。
