物理理论中的对称性
在物理学中，如果一个系统在指定的操作中被认为不可变的话，那么它会呈现出一种对称性。如一个球在围绕它中心的任何方向旋转时，它看起来是一样的。这种情况下，这个球就被称为拥有球对称性。这种对称性在理解多种多样的物理现象中起到基础作用。在初级电子物理学中占有重要地位，但是起内在本质尚待研究。对称性的特征在于，即使没有内部作用的相关知识，根据其对称性，一个系统的许多方面是可以被预测的。
一个时光机器的发明者通过把一只家猫送到时间旅行中证明了此理论。来自雷•帕默尔(Ray Palmer)发表在《奇异故事》(Wonder Stories)上的《时空惨案》(The Time Tragedy)中的图解(1934年12月)。帕默尔之后成了《奇异故事》的编辑。这是一本从小事着手，并最终扩展到“命运”层次的杂志。其中讲述了许多时间旅行者的“真实”故事，以及其他超自然现象。
所有的对称性都可以分成两类，离散的和连续的。对于离散的对称，只有一个明确的运算能得到相同的物理形态：举个例子来说，就是在纸上画的一个正方形有一个离散对称，那是因为它有四条线，当它沿着一条垂直于纸平面的轴线旋转时，只在特定的位置看起来没有改变。但是，当在纸上画的圆在绕着垂直于纸的轴线旋转时，任何时候看起来是没有变化的。因此，圆展示了一个连续旋转的对称。
汤普森的时间旅行理论
此图解释了马尔科姆•史密斯(Malcolm Smith)在雷•帕默尔的《奇异故事》中讲的《汤普森的时间旅行理论》(Thompson’S Time Traveling Theory)的故事(1944)。在这个故事中，一个时光机器的发明者做了一个所谓的一个人回到过去，杀死了自己的祖父的祖父的悖论实验。
一个类空和类时世界的光椎图示(那金之后，1993)。
其他的一些有关连续对称的例子是时空的转化和旋转。前者指的是，就自然法则而言，在空间和时间上所有的点都是等价的。后者指的是在空间(空间的各向同性)各个方向都是等价的。离散对称的两个重要例子就是空间反演和时间反演不变性。一些自然法则在微小的反演和逆转的时间方向下是不会改变的。
守恒定律陈述了一个系统里的某些物理参数在时间进化过程中的不变性。例如，在经典物理学中(非相对论性的)，一个系统的总质量在碰撞之前和之后都是固定不变的(质量守恒定律)。类似的，线动量和角动量以及一个系统的总动量在相对论性和非相对论性中都遵守守恒定律。
由于物理学上的拉格朗日表达式的出现，守恒定律的存在也和基本物理定律对称有关。例如，线动量的守恒是在空间转变下或者空间均一性下拉格朗日不变式的直接结果。角动量的守恒是旋转不变式的一个结果。在空间反演下的对称形成了同位一致性。
为了找出守恒定律的本质，我们需要研究在系统中力的性质和相关的对称性。因为所有的力都来自于其潜在的能量，所以通过潜在的能量来找出守恒定律的本质是可能的。比如，地球和太阳通过力的作用相互吸引，而这个力只是取决于这两者的距离而非它们的方向(一个中心力)。力的定律是不变的，因此可以得出角动量守恒。因为角动量的方向是垂直于旋转的平面的，因此地球和太阳永远固定在同一平面上。所以说，任意的两个物体之间都有一个中心力相互作用。
对称性仅限于某些最终的状态，一旦原始状态受到影响，反过来，也就暗示着最终状态在表面上是被禁止的。支配这种转变的定律被学术界称为选择性定律，这种定律在原子系统的研究中非常重要。
内在的对称和时空
目前为止，对称性的讨论涉及空间或者时间，或者两者同时涉及。某些对称性存在于“对称操作”把物质的一种状态改变成另一种状态时。比如，我们知道，在原子核中，同样的力存在于质子-质子，质子-中子和中子-中子中，这也就是说，在质子和中子中存在着一种物质的对称。在一个想象的“空间”中，质子和中子来自两个假设的方向，在一定空间的任意旋转不会影响原子核的稳定，这种特性被称为同位对称。在这样一个空间中包含的其他粒子形成了更高等的幺正对称性。内部对称的其他例子有电荷、重子数等等。这些内部的对称性基于一个虚拟的内部空间。
内部对称可在任一时空点上以相同或者不同的方式存在。人们把后一种情形称作规范对称性。在20世纪60年代，理论家把规范对称性应用于弱力和电磁力中。他们认为“自发对称性破坏”在理论上有着完美的对称性，然而在物理表现中却无法体现这一完美对称性。结果就是产生了一个包含两个力的弱电理论的单一数学模型。
我们所知的是，空间是由不同的维度构成的，而时间在这些维度中并不是以同样的方式存在。理论上讲，可以通过处理多维空间来穿越时间隧道。难以置信地是，物理学告诉我们，所有的东西都是通过不同的场进行内在连接的：引力场、电场、磁场、原子结构的弱力以及时间。时空旅行在理论上毫无障碍，甚至可以说，时空旅行和时空异常是整个宇宙的构成部分之一。
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