你提出的问题确实是物理学的一个基本问题。这就是在处于不同运动状态的物理学家的眼中，物理定律是一样的吗？比如说，有两个人（一个在地面上，另一个坐在运行的火车上）同时观察某一做直线运动的物体，那么，会不会出现这样的情况：在地面上的人，从其观测数据所概括出来的物体运动的规律是F=ma（牛二律），而在运行的火车上的人，基于他的观测数据所概括出的物体运动的规律会不会是不同于牛顿第二定律的公式呢？也许我们在中学学物理时从来没有想过，或从来没有人向我们提出这样的问题。这蕴含着一个真谛，即这种事情不会发生。否则，不要说处在不同运动状态的不同观察者，即使是一个特定的人，由于他每时每刻的运动状态都有所不同，他就没有任何理由奢谈规律。这样一来，所谓的观测数据和经验事实就成了捉弄人的恶魔。事实上，20世纪以前的物理学很少提到对称性，是爱因斯坦第一次发现了自然一直忍痛隐藏的对称性。是他举起了对称的火炬。我们往往会对爱因斯坦所给出的物理结果唏嘘不已，但他真正的辉煌却是对于对称性的深邃洞察，那些物理结果只是他的对称性思想的逻辑产物。

　　事实上，物理定律的对称性和特定情形的对称性是有区别且极其重要的。对基础物理学家而言的对称性，不是具体事物的对称性，而是对于处在不同运动状态下的观察者来说，物理定律的不变性。那么，我们如何判定某个物理定律是否对称呢？尽管不同的观察者对同一运动物体的观测结果是不同的，但我们可以建立某种联系不同观察者的方程式，通过它我们能够方便地从一个观察者所处的状态，推知另一个观察者所处的状态。这个方程式我们称之为变换。将这个方程式代入某个物理定律之中，若这个定律的形式保持不变，我们就说此定律在这种变换下具有对称性；若代入后它的形式已经改变了，我们就说它在这种变换下不具有对称性。但要记住，理论物理学家是把物理定律在变换下的不变性，看成物理学不可动摇的根基。他们把对称性的概念发展成一个判断自然设计的客观判据：给出两个理论，物理学家一般会觉得对称性更高的那一个要更美一些；当观察者是物理学家时，美意味着对称。

　　可以设想一个相对于站台以每秒30米的速度运行的火车，如果有一个坐在车厢里面的乘客以10米的速度向火车运行的方向扔出一个球，那么，对站在站台上的人来说，这个球的速度是多少呢？很多人凭直觉就知道，这个球显然是以每秒30+10=40米的速度向前运动（这个公式就是在这种特定的条件下的伽利略变换）。但是，如果我们假定除了火车运行速度达到光速（C）之外，其它条件都保持不变，那么，球向前运动的速度为每秒C+10米的直觉还是正确的吗？物理学家发现，牛顿定律在伽利略变换下的对称性，保证了当火车以远小于光速的情况下人们直觉的正确性。但是如果火车运动的速度接近于光速，人们基于日常经验的直觉就是错误的。当马克士威建立起电磁理论的方程组之后，他就获得了物理学中的一个真正让人吃惊的发现：电磁波的存在，而且它以恒定的速度即光速运动。这之所以让人吃惊，是因为它与人们的直感极不相符；电磁理论方程的建立，像牛顿力学一样，对观察者的运动状态没有作特殊的规定，由此说明光速与观测者的运动速度无关。更惊人的是，在伽利略变换下，牛顿力学是对称的，而麦克士威电磁学方程却失去了对称性。

　　爱因斯坦敏锐地抓住了这个矛盾。他坚持认为物理学规律一定是对称的，这迫使他抛弃了伽利略的那个特殊的变换，而代之以洛论兹变换。在爱因斯坦看来，诞生于电磁学的洛论兹变换下的对称性，最终产生了一次物理学的革命；他开始全面地修正曾经被认为完全可靠的牛顿力学了。例如时间的概念，在上述事例中牛顿和所有其它的人，都作了一个没有言明但显得是合理的假定，即当对于乘客来说1秒钟流逝时，对站台上的人来说，流逝的时间也严格的是1秒钟。这样的时间被称为牛顿绝对时间。爱因斯坦抛弃了人们所钟爱的绝对时间观念，代之以常速度相互运动的两个观察者感受到的时间流逝是不同的。由于火车速度比光速小得多，乘客几乎感受不到绝对时间的不对。然而，在粒子加速器中，亚核粒子的运动速度接近光速，爱因斯坦革命性的时间观念现在每天都得到验证。再如，物理学家不能澄清一个长期悬而未决的谜：恒星为何能容纳那么多的燃料来供它们长时间燃烧？有了爱因斯坦的质能公式，我们就清楚地知道了，恒星之火是以它的巨大的质量为燃料的。

　　自爱因斯坦举起对称性的火炬后，魏尔接过这把火炬，然后又传给海森伯以及杨振宁等。在这个过程中，物理学家发现了许多自然的奥秘，并逐步使我们所知道的四种作用力（引力作用、电磁作用、弱交互作用和强交互作用）逐步走向统一。这就意味着对称性的凯旋！在这一过程中，最值得一提的就是海森伯。当人们打开原子的内部世界之后，物理学家就对于中子在质量上为什么同质子那样接近深感迷惑。海森伯大胆地提出：中子之谜只能通过大自然设计中的一种基本对称－－同位旋来理解。他假定，质子可以旋转成中子，强相互作用在这种情况下具有不变性。一个观察者看到一个质子，而另一个观察者从同位旋角度观察，会坚持说他看到了一个中子。他们都是正确的。就好像对一为观察者是“上”的东西，对另一位观察者却可能是“下”。

　　就这样，海森伯以雷霆之势开辟了一个玄妙的内部世界。原来，在原子内部也可以进行对称运作。正是在对称思想的引导下，物理学家开始对复杂的微观粒子行为作统一的解释了，而且极赋成效。泡利在1957年和海森伯合作试图完全从对称性原理出发解决物理学所有问题 ，并很快取得不少结果。次年他在美国做报告时发现这个新理论存在很大问题，于是他立即写信给海森伯，表示他不相信这个理论了。而海森伯仍坚持并宣传这个理论时。泡利就与他分路扬镳了。