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能量守恒是物理学中最重要的概念之一。该定律指出，一个系统中的总能量保持不变。能量可以从一种形式转化为另一种形式，比如从化学能转化为热能，但它不会凭空产生，也不会凭空消失。这一定律塑造了我们对周围世界大部分事物的理解，也是热力学（研究热量和能量的学科）四大定律之一。
物理学中，能量代表着物体做功的能力。能量有多种不同的形式，大致可以分为两类：动能（与物体运动相关）和势能（与物体位置相关）。钟摆的例子常被用来说明运动中的能量守恒。抬起系在绳子一端的小球，小球就会获得重力势能。放手后，小球开始向下摆动，重力势能减少，而动能增加。小球摆动到最低点时，动能达到最大值，随后继续向上摆动，速度逐渐减慢，动能减少，而重力势能再次增加。在此过程中小球的能量并没有损失，只是从一种能量转换为另一种能量。每一次摆动，都有少量能量以热能的形式转移到周围空气中，所以小球的运动速度会在摆动过程中逐渐变慢。
一个系统中的总能量保持不变。换句话说，系统中的能量不会凭空产生或消失，只会在不同形式之间相互转换。
能量守恒定律最早是在19世纪由德国的医学博士朱利叶斯·迈耶发现的。迈耶孩童时就开始做相关实验：他想制造一种可以仅凭水轮自身产生的能量进行抽水的机器——一种本质上能自我驱动、凭空产生能量的机器。迈耶百般尝试，但是没能成功。成年后，他将关注点转向了人体产生的能量。通过自己的观察，他将热能和机械能联系起来，并得出结论：生物和机器类似，也不能凭空产生能量。