Zakoni energije koji upravljaju interakcijama između tvari i energije, kao što je prijenos topline s jednog tijela na drugo u fizičkom svemiru, najosnovnije su definirani trima zakona termodinamike i otkrićem Alberta Einsteina njegove posebne i opće teorije relativnosti. . Sama fizika je izgrađena na tim zakonima, kao i na tri osnovna zakona gibanja koje je definirao Isaac Newton i prvi put objavljen 1687., koji objašnjavaju interakciju sve materije. Područje kvantne mehanike koje se počelo pojavljivati početkom 20. stoljeća također je razjasnilo posebne okolnosti za zakone energije na subatomskoj skali, na kojima se temelji veći dio moderne civilizacije od 2011. godine.
Jedno od temeljnih načela zakona energije koje je razjasnio prvi zakon termodinamike jest da se energija niti stvara niti uništava. Svi oblici energije poput svjetlosne ili zvučne energije mogu se promijeniti u druge oblike, a to je prvi put otkriveno sredinom 1800-ih u radu Jamesa Joulea, pionirskog engleskog fizičara nakon čega je osnovna jedinica energije, džul, postala imenovani. Nakon deset godina razmišljanja o prirodi odnosa između materije i energije, Albert Einstein je 1905. objavio svoju poznatu formulu E=MC2, koja je tvrdila da su i materija i energija verzije iste stvari i da se mogu mijenjati jedna u drugu kao dobro. Budući da jednadžba kaže da je energija (E) jednaka masi (M) puta brzini svjetlosti na kvadrat (C2), ona je zapravo govorila da, ako imate dovoljno energije, možete je pretvoriti u masu, a ako ste dovoljno ubrzali masu , mogli biste ga pretvoriti u energiju.
Drugi zakon termodinamike definirao je zakone energije navodeći da se u svakoj aktivnosti u kojoj se energija koristila njezin potencijal smanjivao, ili je postajala sve manje dostupna za daljnji rad. To je odražavalo princip entropije i objašnjavalo kamo odlazi energija kada toplina ili svjetlost pobjegnu u okolinu, što je čovječanstvo zbunjivalo stoljećima. Entropija je ideja da se visoke razine koncentrirane energije, poput one u gorivu prije nego što se spali, na kraju rašire u svemir kao otpadna toplina i ne mogu se povratiti. Bio je u skladu s prvim zakonom termodinamike jer se energija nije uništavala, ali joj se gubio pristup.
Treći zakon termodinamike razjašnjen je 1906. godine istraživanjem Walthera Nernsta, njemačkog kemičara. Otkrilo je da je nemoguće stvoriti područje prostora ili materije gdje postoji nulta energija, što bi ohladilo regiju na najnižu moguću temperaturu od apsolutne nule. To je poduprlo prvi i drugi zakon termodinamike u tome da bi energija uvijek bila dostupna u prostoru ili materiji do određenog stupnja, čak i ako se ne bi mogla iskoristiti za koristan rad.
Einsteinova ažuriranja našeg razumijevanja zakona energije omogućila su mnoge moderne tehnologije, poput nuklearne energije. Također, Newtonovi zakoni gibanja pokazali su znanstvenicima i inženjerima kako iskoristiti odnos između materije i energije za generiranje sile i putanje potrebne za postavljanje satelita u orbitu ili slanje svemirskih sondi na obližnje planete. Kvantna mehanika pridonijela je razumijevanju načina na koji se energija koristi i prenosi za stvaranje tehnologije kao što su laseri, tranzistori koji su temelj svih računalnih sustava i napredna medicinska oprema poput magnetske rezonancije (MRI).