什么是时间均匀性 空间均匀 空间各向同性?

数学上可以证明,描述电磁相互作用的基本方程——麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式——在“时间平移交换”、“空间平移交换”及“空间转动变换”下其形式保持不变.这意味着,无论在今天还是在明天（“明天”相对于“今天”而言,时间有一平移）；无论在这里还是在那里（“那里”相对于“这里”而言,空间有一平移）；无论实验的装置取何种方向,我们通过电磁学实验所得到的基本规律是一样的.
上述麦克斯韦电磁理论的不变性显然反映了如下事实：在电磁现象中不存在绝对时间,绝对空间以及绝对方向.或者说,时间、空间以及方向性都是相对的.
麦克斯韦电磁理论的这种不变性实际上是与时间、空间和方向所具有的某种对称性相联系的.例如,时间平移不变性是时间均匀性的反映.因为如果时间的流逝是均匀的,那么取任何时刻作为起点的一段时间内,通过电磁学实验来考察电磁现象的规律所得到的结果当然应该是一样的.同样,空间平移不变性是空间均匀性的反映；而空间转动不变性则是空间各向同性的反映.
另一方面,现代物理学又可以证明,对称性与守恒定律是密切相关的.例如,从时间均匀性可以导出能量守恒定律；从空间均匀性可以导出动量守恒定律；从空间各向同性则可以导出角动量守恒定律.我们于是从另一条途径得到了如下结论：能量、动量以及角动量守恒定律在电磁现象中保持成立.而这些定律的内容我们已在本章前几节中作了介绍.
守恒定律与对称性之间的联系有助于加深人们对于能量、动量和角动量守恒定律的认识.守恒定律与对称性之间的联系是由雅科毕于1842年和许茨于1897年首先在经典力学中发现的.其后人们将这种认识推广到电动力学、量子力学,以及量子场论和基本粒子理论等领域.在这些领域的研究中人们又进一步发现,自然界中不仅存在与时空对称性有关的守恒定律及其相应的守恒量（如能量、动量和角动量）,还存在许多与粒子的内禀对称性有关的守恒定律及其相应的守恒量（如宇称,重子数,超荷等）.对于这类守恒定律及其守恒量的研究,是近代粒子物理学的一个很重要的内容.对称性与守恒定律之间的对应关系,已成为现代人们探索自然规律的基本出发点之一.