Im Jahr 1918 bewies die deutsche Mathematikerin Emmy Noether — von einer bezahlten Universitätsstelle ausgeschlossen, weil sie eine Frau war, in Göttingen unbezahlt arbeitend — ein Resultat, das das wichtigste Theorem der mathematischen Physik genannt wurde. Ihr Theorem besagt, dass jeder kontinuierlichen Symmetrie eines physikalischen Systems ein Erhaltungssatz entspricht, und umgekehrt. Die Energieerhaltung ist eine Folge der Zeit-Translationssymmetrie (die Gesetze der Physik ändern sich nicht von einem Augenblick zum nächsten). Die Impulserhaltung folgt aus der räumlichen Translationssymmetrie. Die Drehimpulserhaltung folgt aus der Rotationssymmetrie. Die tiefsten Regelmäßigkeiten der Physik erweisen sich als Ausdruck geometrischer Struktur.
Das Noether-Theorem verschob, was Physiker unter fundamentaler Physik verstehen. Die Erhaltungssätze, die die Physik des neunzehnten Jahrhunderts als empirische Tatsachen behandelt hatte, ließen sich nun aus Symmetrien der zugrunde liegenden Gleichungen ableiten. Das Ergebnis wurde grundlegend für die Eichtheorie — den Rahmen, der dem gesamten Standardmodell der Teilchenphysik unterliegt —, in dem Kräfte selbst als Folge innerer Symmetrien verstanden werden. Die elektromagnetische Kraft entspricht der U(1)-Symmetrie, die schwache der SU(2), die starke der SU(3). Der Higgs-Mechanismus, die Existenz der W- und Z-Bosonen, die Quantisierung der elektrischen Ladung — sie alle folgen aus Symmetrieargumenten, die auf das Noether-Theorem zurückgehen. Die Vorhersagen des Standardmodells wurden mit außerordentlicher Präzision bestätigt (das magnetische Moment des Elektrons auf zwölf Dezimalstellen genau). Noether selbst veröffentlichte das Theorem in Invariante Variationsprobleme und bemerkte kaum, wie wichtig es war; Physiker begannen erst Jahrzehnte später, nach der Wende zur Eichtheorie, häufig daraus zu zitieren.
Die moderne theoretische Physik ist weitgehend von Symmetrien getrieben. Physiker, die nach neuen Theorien suchen, beginnen meist damit, eine Symmetrie zu postulieren und zu fragen, welche Dynamik sie einschränkt. Supersymmetrie, große vereinheitlichte Theorien und die Eichgruppen der Stringtheorie erweitern alle das noethersche Programm. Dass die Physik die Form hat, die sie hat — lokal, unter verschiedenen Transformationen invariant, mit erhaltenen Größen —, wird heute als tiefe Aussage über den geometrischen Charakter fundamentaler Gesetze verstanden; und das Noether-Theorem ist die Brücke zwischen Mathematik und Physik.