Les lois de l’énergie qui régissent les interactions entre la matière et l’énergie, telles que le transfert de chaleur d’un corps à un autre dans l’univers physique, sont fondamentalement définies par les trois lois de la thermodynamique et la découverte par Albert Einstein de ses théories de la relativité restreinte et générale. . La physique elle-même repose sur ces lois, ainsi que sur les trois lois fondamentales du mouvement définies par Isaac Newton et publiées pour la première fois en 1687, qui expliquent l’interaction de toute matière. Le domaine de la mécanique quantique qui a commencé à émerger au début du 20e siècle a également clarifié les circonstances particulières des lois de l’énergie à une échelle subatomique, sur lesquelles une grande partie de la civilisation moderne à partir de 2011 est fondée.
L’un des principes fondamentaux des lois de l’énergie mis en évidence par la première loi de la thermodynamique est que l’énergie n’est ni créée ni détruite. Toutes les formes d’énergie telles que l’énergie lumineuse ou sonore peuvent être transformées en d’autres formes, et cela a été révélé pour la première fois au milieu des années 1800 par les travaux de James Joule, un physicien anglais pionnier, après quoi l’unité de base de l’énergie, le joule, a été nommé. Après dix ans de réflexion sur la nature de la relation entre la matière et l’énergie, Albert Einstein publia en 1905 sa célèbre formule E=MC2, qui déclarait que la matière et l’énergie étaient des versions de la même chose et pouvaient être transformées l’une en l’autre comme bien. Étant donné que l’équation indique que l’énergie (E) est égale à la masse (M) multipliée par la vitesse de la lumière au carré (C2), elle indiquait en fait que, si vous aviez suffisamment d’énergie, vous pouviez la convertir en masse et, si vous accélériez suffisamment la masse , vous pouvez le convertir en énergie.
La deuxième loi de la thermodynamique définissait les lois de l’énergie en déclarant que, dans toute activité où l’énergie était utilisée, son potentiel diminuait ou elle devenait de moins en moins disponible pour un travail ultérieur. Cela reflétait le principe de l’entropie et expliquait où allait l’énergie lorsque la chaleur ou la lumière s’échappait dans l’environnement, ce qui avait intrigué l’humanité pendant des siècles. L’entropie est l’idée que des niveaux élevés d’énergie concentrée, telle que celle contenue dans le carburant avant sa combustion, finissent par se répandre dans l’espace sous forme de chaleur résiduelle et ne peuvent pas être récupérés. C’était en harmonie avec la première loi de la thermodynamique car l’énergie n’était pas détruite, mais l’accès à celle-ci était perdu.
La troisième loi de la thermodynamique a été clarifiée en 1906 par des recherches menées par Walther Nernst, un chimiste allemand. Il a révélé qu’il était impossible de créer une région de l’espace ou de la matière où l’énergie zéro existait, ce qui refroidirait la région à la température la plus basse possible du zéro absolu. Cela soutenait les première et deuxième lois de la thermodynamique en ce sens que l’énergie serait toujours disponible dans l’espace ou la matière dans une certaine mesure, même si elle ne pouvait pas être exploitée pour un travail utile.
Les mises à jour d’Einstein sur notre compréhension des lois de l’énergie ont rendu possibles de nombreuses technologies modernes, telles que l’énergie nucléaire. De plus, les lois du mouvement de Newton ont montré aux scientifiques et aux ingénieurs comment exploiter la relation entre la matière et l’énergie pour générer la force et la trajectoire nécessaires pour mettre des satellites en orbite ou envoyer des sondes spatiales vers les planètes voisines. La mécanique quantique a contribué à la compréhension de la façon dont l’énergie est utilisée et transférée pour créer des technologies telles que les lasers, les transistors qui sont à la base de tous les systèmes informatiques et des équipements médicaux de pointe comme l’imagerie par résonance magnétique (IRM).