Najjednoduchšie zákonitosti vo fyzike sú tie, ktoré vyjadrujú nemeniteľnosť fyzikálnych veličín. Takou je aj zákon zachovania a premeny energie, podľa ktorého v prírode sa dejú vzájomné premeny rôznych foriem energie, pričom jej celkové množstvo zostáva konštantné. Jedným z prvých bádateľov, ktorí zistili a formulovali tento princíp, bol J.R.Mayer.
Julius Robert Mayer sa narodil 25. novembra 1814 v Heilbrone (južné Nemecko) v rodine lekárnika. Takmer celý život, okrem niekoľkých rokov v mladosti, strávil v rodnom meste. Už v chlapčenských rokoch sa u neho prejavoval živý bádateľský duch. Gymnázium navštevoval v rodnom mestečku Heilbrone. Obľuboval klasikov, až do konca svojho života rád čítaval Fausta a Goetheho. Po ukončení gymnaziálnych štúdií študoval medicínu na univerzite v Tübingene.Za účasť na zakázaných študentských schôdzkach bol uväznený (1837). V žalári vyhlásil hladovku a po šiestich mesiacoch ho prepustili. Potom odišiel do Mníchova a odtiaľ do Viedne. V roku 1838 mu povolili vrátiť sa do vlasti. V tom istom roku vykonal skúšky, obhájil doktorskú dizertáciu a dosiahol titul doktora medicíny. Svoje vzdelanie si doplňoval na klinikách v Mníchove, Viedni a v Paríži. Lekársku prax začal Mayer ako lodný lekár na lodi „Java“, s ktorou podnikol plavbu do Indonézie na ostrov Jávu. Plavba na mori trvala od februára 1840 do februára 1841, prerušená len jedinou zástavkou na ostrove Jáva v prístave Surubaya. Tu pri liečení námorníkov, pri púšťaní krvi zo žíl, spozoroval, že krv v ich žilách je svetlejšia než krv ľudí žijúcich vo vyšších zemepisných šírkach (Java leží na 8. stupni južnej zemepisnej šírky). Spočiatku myslel, že poškodil žilu. Avšak miestny lekári ho informovali, že takáto jasná farba krvi sa pozoruje u ľudí v trópoch vždy. Všimol si tiež veľkú pohyblivosť domorodcov. To bola veľká udalosť v živote J.R. Mayera, lebo sa stala východiskom jeho plodnej bádateľskej činnosti.
Mayer sa hneď pokúsil vysvetliť tento jav tým, že v teplých krajoch sa okysličuje (zhorí) menšie množstvo potravín na udržanie normálnej telesnej teploty než v krajoch chladnejších. Ďalej zistil, že čím človek intenzívnejšie pracuje, tým viac potravy potrebuje. Podľa jeho vlastných slov ho bleskovo napadla určitá myšlienka. Porovnal dva javy: v jednom prípade zväčšenie množstva okysličujúcej sa potravy na zvýšenie teploty v ľudskom tele, v druhom prípade intenzívnejšie okysličovanie pri práci človeka.