奠定辯證唯物主義自然觀具有決定意義的三大發(fā)現(xiàn)之一，它的發(fā)現(xiàn)，揭示了熱、機(jī)械、電、化學(xué)等各種運(yùn)動(dòng)形式之間的統(tǒng)一性，使物理學(xué)達(dá)到空前的綜合和統(tǒng)一，這是牛頓建立力學(xué)理論體系以來物理學(xué)的最大成就。最早發(fā)現(xiàn)各種物體運(yùn)動(dòng)的總量的守恒性是笛卡兒和萊布尼茲，但他們所說的運(yùn)動(dòng)只限于機(jī)械運(yùn)動(dòng)，沒有涉及其他運(yùn)動(dòng)形式。發(fā)現(xiàn)一切運(yùn)動(dòng)形式之間的這種守恒性，是在十九世紀(jì)三十年代之后，由五個(gè)國家、六七種不同職業(yè)的十幾位科學(xué)家從不同側(cè)面完成的。法國青年工程師薩迪·卡諾首先對能量守恒定律作過這樣的表述：“在自然界中，動(dòng)力在量上是不變的，準(zhǔn)確地說，它是不生不滅的。”繼卡諾之后，德國藥物化學(xué)家莫爾和法國鐵道工程師塞甘都提出過同樣的看法，但在當(dāng)時(shí)的科學(xué)界沒有得到應(yīng)有的反響。德國醫(yī)生邁爾在1842年寫的文章《論自然界的各種力》指出：“力是(在量上)不可毀滅的而(在質(zhì)上)可轉(zhuǎn)化的無重客體。”十年后，這一發(fā)現(xiàn)才得到公認(rèn)。隨后，英國電化學(xué)家格羅夫于1846年出版《關(guān)于各種物理力的相互關(guān)系》一書，既論斷了各種“物理力”可以互相轉(zhuǎn)化，更指出：“等待解決的重大問題是測定它們的動(dòng)力當(dāng)量，也就是測定它們對于一個(gè)既定標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量關(guān)系。”最早精密地測定熱功當(dāng)量的是英國人焦耳。1843年1月，焦耳發(fā)現(xiàn)了熱功當(dāng)量，并測定其數(shù)值是四六四千克－米／卡。1847年6月，他在牛津舉行的一次學(xué)術(shù)會(huì)上作了精辟透徹的報(bào)告，引起了人們廣泛重視。與此同時(shí)，許多國家的科學(xué)家都獨(dú)立地發(fā)表過有關(guān)能量守恒的論文，其中以德國物理學(xué)家亥姆霍茲發(fā)表的論文《論力的守恒》影響最大。這是一篇?dú)v史性的文獻(xiàn)，對守恒定律論證得最嚴(yán)謹(jǐn)，最全面。在這么多的人的研究基礎(chǔ)上，英國人威廉·湯姆生在1853年對能量守恒定律作了精確的表述：當(dāng)一個(gè)物質(zhì)系統(tǒng)從某個(gè)給定的狀態(tài)無論以任何方式過渡到一個(gè)固定的零點(diǎn)時(shí)，它在系統(tǒng)外所產(chǎn)生的用機(jī)械功來量度的各種作用的總和就是該系統(tǒng)在這一定狀態(tài)所具有的能量，能量就是表征物體系統(tǒng)狀態(tài)的函數(shù)。至此，能量守恒和轉(zhuǎn)化定律確立了。