ماده و انرژی
جهان ما، از ماده و انرژی درست شده است. آنچه در پیرامون خود می بینیم، ماده است و آنچه بر ماده اثر می کند و باعث جابجایی یا دگرگونی آن می شود، انرژی است. برای نمونه، آب نوعی ماده است و انرژی نور خورشید یا گرمای آتش آن را به صورت بخار در می آورد و از سطح مایع به بالا جابجا می کند. ماده جرم و حجم دارد و به بیان ابوریحان بیرونی «بسوده می شود»، یعنی می توان آن را لمس و احساس کرد، اما انرژی اندکی مرموز است و جرم و حجم ندارد. انرژی درون ماده وجود دارد و از ماده ای به ماده ای دیگر جابجا می شود، اما ما، نمی توانیم آن را به مانند آب احساس کنیم.
انرژی را از روی پیامدهایش می توان شناخت. انرژی می تواند:
۱. چیزی را جابجا کند.
۲. چیز ساکن را به حرکت در آورد.
۳. چیز در حرکت را ساکن کند.
۴. سوی حرکت چیزی را تغییر دهد.
۵. سرعت جابجایی را کاهش یا افزایش دهد.
۶. ظاهر چیزی را دگرگون کند.
۷. حجم چیزی را تغییر دهد.
۸. دمای چیزی را بالا یا پایین ببرد.
با این که ماده و انرژی ویژگی های متفاوتی دارند، به یکدیگر وابسته اند. آلبرت اینشتین، فیزیکدان آلمانی، رابطه بین ماده و انرژی را به صورت فرمول بسیار شناخته شده E=mC2 بیان کرد که در آن، E مقدار انرژی، m مقدار ماده (جرم) و C سرعت نور است. چون مقدار مجذور سرعت نور (C2) بسیار بزرگ است، بر پایه این فرمول، مقدار اندکی از ماده می تواند به مقدار بسیار زیادی انرژی تبدیل شود و اگر بخواهیم ماده را از انرژی به دست آوریم، به انرژی بسیار زیادی نیاز داریم. از اینرو، در واکنش های هسته ای و شیمیایی مجموع جرم فرآورده های واکنش از مجموع جرم عامل های واکنش ممکن است کمتر باشد. این جرم کاهش یافته به انرژی تبدیل می شود که بطور معمول به صورت انرژی گرمایی آزاد می شود.