Energijos dėsniai, reguliuojantys materijos ir energijos sąveiką, pvz., šilumos perkėlimą iš vieno kūno į kitą fizinėje visatoje, yra iš esmės apibrėžti trimis termodinamikos dėsniais ir Alberto Einšteino specialiųjų ir bendrųjų reliatyvumo teorijų atradimu. . Pati fizika remiasi šiais dėsniais, taip pat trimis pagrindiniais judėjimo dėsniais, kuriuos apibrėžė Izaokas Niutonas ir pirmą kartą paskelbė 1687 m., paaiškinančiais visos materijos sąveiką. Kvantinės mechanikos sritis, kuri pradėjo atsirasti XX amžiaus pradžioje, taip pat išaiškino ypatingas subatominio masto energijos dėsnių aplinkybes, kuriomis grindžiama didžioji dalis šiuolaikinės civilizacijos 20 m.
Vienas iš pagrindinių energijos dėsnių principų, aiškiai parodytų pirmajame termodinamikos dėsne, yra tai, kad energija nėra nei sukuriama, nei sunaikinama. Visos energijos formos, tokios kaip šviesos ar garso energija, gali būti pakeistos kitomis formomis, ir tai pirmą kartą buvo atskleista XIX amžiaus viduryje Jameso Joule’o, novatoriško anglų fiziko, darbuose, po kurių buvo sukurtas pagrindinis energijos vienetas džaulis. pavadintas. Dešimt metų mąstydamas apie materijos ir energijos santykio prigimtį, Albertas Einšteinas 1800 m. paskelbė savo garsiąją E=MC1905 formulę, kurioje teigiama, kad materija ir energija yra to paties dalyko versijos ir gali būti pakeistos viena į kitą. gerai. Kadangi lygtis teigia, kad energija (E) yra lygi masės (M) ir šviesos greičio kvadratui (C2), ji iš tikrųjų teigia, kad jei turėtumėte pakankamai energijos, galėtumėte ją konvertuoti į masę, o jei pakankamai pagreitinsite masę. , galite jį paversti energija.
Antrasis termodinamikos dėsnis apibrėžė energijos dėsnius, teigdamas, kad bet kurioje veikloje, kurioje buvo naudojama energija, jos potencialas mažėja arba tampa vis mažiau prieinamas tolesniam darbui. Tai atspindėjo entropijos principą ir paaiškino, kur dingo energija, kai į aplinką pabėgo šiluma ar šviesa, kas šimtmečius glumino žmoniją. Entropija yra idėja, kad didelis koncentruotos energijos kiekis, pvz., kure prieš jį sudeginant, galiausiai pasklinda į kosmosą kaip atliekinė šiluma ir negali būti panaudota. Tai atitiko pirmąjį termodinamikos dėsnį, nes energija nebuvo sunaikinama, bet buvo prarasta prieiga prie jos.
Trečiasis termodinamikos dėsnis buvo išaiškintas 1906 metais vokiečių chemiko Waltherio Nernsto atliktais tyrimais. Tai atskleidė, kad neįmanoma sukurti erdvės ar materijos srities, kurioje egzistuotų nulinė energija, kuri atvėsintų sritį iki žemiausios įmanomos absoliutaus nulio temperatūros. Tai patvirtino pirmąjį ir antrąjį termodinamikos dėsnius, nes energija erdvėje ar materijoje tam tikru laipsniu visada būtų prieinama, net jei jos nebūtų galima panaudoti naudingam darbui.
Einšteino naujienos apie mūsų supratimą apie energijos dėsnius suteikė galimybę daugybei šiuolaikinių technologijų, tokių kaip branduolinė energija. Be to, Niutono judėjimo dėsniai parodė mokslininkams ir inžinieriams, kaip panaudoti materijos ir energijos santykį, kad būtų sukurta jėga ir trajektorija, reikalinga palydovams iškelti į orbitą arba siųsti kosminius zondus į netoliese esančias planetas. Kvantinė mechanika padėjo suprasti, kaip energija naudojama ir perduodama kuriant technologijas, tokias kaip lazeriai, tranzistoriai, kurie yra visų kompiuterių sistemų pagrindas, ir pažangi medicinos įranga, pvz., magnetinio rezonanso tomografija (MRT).