المادة كل ما تتكون منه جميع الأشياء. والأشياء يختلف بعضها عن بعض ولكن تتشابه في أنها تشغل حيزًا. لذلك فإن العلماء يُعرِّفون المادة بأي شيء يشغل حيزًا. ولكل مادة قصور ذاتي، وهذا يعني أنها تقاوم التغيير في ظروف السكون أو الحركة. وتسمى كمية المادة في الشيء الكتلة ولكن العلماء يُعرِّفون الكتلة بأنها مقياس للقصور الذاتي وجذب الجاذبية الأرضية لكتلة معينة من المادة يعطيها وزنها (ثقلها). فالجاذبية التي تشد الأشياء تقل كلما ابتعدنا عن مركز الأرض. ولهذا السبب فإن الأشياء التي تتحرك من الأرض إلى الفضاء الخارجي "تفقد وزنها" على الرغم من أن كتلتها لا تتغير.
وعندما نرى الناس والحيوانات والآلات وهي تعمل أو نحس بالحرارة الآتية من النار، أو نرى الضوء الآتي من المصباح الكهربائي فإننا نتعرف على الطاقة. ويعرّف العلماء الطاقة عادة بأنها مقدرة الجسم على أداء عمل أو تحريك مادة. والحرارة مصدر من مصادر الطاقة المعروفة لدينا. كما يمكن لمصادر الطاقة المختلفة الأخرى أن تتحول إلى حرارة.
ويمكن تحويل المادة إلى طاقة والطاقة إلى مادة. ومثال تغير المادة إلى طاقة هو عندما يتحطم عنصر الراديوم المشع والمواد المشعة الأخرى أو عندما تنفجر قنابل ذرية. والطاقة تتحول إلى مادة عندما تتصادم الجسيمات تحت الذرية عند سرعات عالية مكونة جسيمات أثقل.