Юлиус Роберт Майер родился 25 ноября 1814 года в Хейльбронне (Германия) в семье аптекаря. Высшее медицинское образование он получил в Тюбингенском университете, который окончил в 1838 году, получив степень доктора медицины. После нескольких месяцев работы в клиниках Парижа Майер отправился в плавание в качестве корабельного врача на голландском судне на остров Яву. Плавание длилось год (1840–1841). Именно в это время были сделаны первые наблюдения, приведшие Майера к открытию закона сохранения энергии.
Оказывая врачебную помощь больному матросу, Майер заметил, что «кровь, выпускаемая из ручной вены, отличалась такой необыкновенной краснотой, что, судя по цвету, я мог бы думать, что я попал в артерию». Отсюда он сделал вывод, что «температурная разница между собственным теплом организма и теплом окружающей среды должна находиться в количественном соотношении с разницей в цвете обоих видов крови, то есть артериальной и венозной…».
Майер пришел к важнейшему выводу, что организм управляется естественными физико-химическими законами и, прежде всего, законом сохранения и превращения энергии. Вернувшись из путешествия, он написал статью «О количественном и качественном определении сил» (Майер энергию обозначает термином «сила»), которую отправил 16 июня 1841 года в журнал «Анналы физики». Однако редакция не напечатала статью начинающего исследователя и даже не ответила ему. Статья, содержащая идею великого открытия, пролежала в письменном столе редактора журнала 36 лет.
Не дождавшись ответа, Майер пишет вторую статью под названием «Замечания о силах неживой природы», которая появилась в мае 1842 года в журнале «Анналы химии и фармации». Однако физики не читали этот журнал, и это, как будет рассказано ниже, сыграло трагическую роль в творческой судьбе Майера. В статье ставится проблема опытного определения механического эквивалента теплоты и предлагается идея такого эксперимента (его поставил в 1847 году Джоуль, не знавший о работе Майера.)
Интересно, что из своего результата ученый сделал правильный вывод о несовершенстве паровых машин. Он пишет: «Если с этим результатом сравнить полезное действие наших лучших паровых машин, то мы увидим, что лишь очень малая часть разводимого под котлом тепла действительно превращается в движение или поднятие груза…»
Особенно важна идея Майера о качественном превращении сил (в современных терминах — видов энергии) при их количественном сохранении. Эту проблему он подробно анализирует в третьей своей работе – брошюре «Органическое движение в его связи с обменом вещества», которую он выпустил за свой счет в 1845 году.
Таким образом, первая статья Майера вообще не была опубликована, вторая увидела свет в не читаемом физиками химико-фармацевтическом журнале, а третья – в частной брошюре. В результате открытие Майера осталось неизвестным для физиков, и закон сохранения был открыт независимо от него другими учеными — англичанином Джоулем и немцем Гельмгольцем. Майер оказался втянутым в тяжело отразившийся на нем спор о приоритете (первенстве в открытии).
В своих трудах Майер перечисляет различные виды энергии: кинетическую энергию движущихся масс, потенциальную энергию поднятого груза, внутреннюю, электрическую и магнитную (следует отметить гениальную интуицию Майера, понявшего, что и электромагнитные явления подчиняются закону сохранения энергии). В заключение своего анализа Майер останавливается на химической энергии. Майер набрасывает картину того механизма, который обеспечивает жизнь на Земле, круговорот воды и воздуха под действием солнечных лучей и аккумуляции солнечной энергии для жизненных процессов. Он пишет: «Природа поставила перед собой задачу поймать на лету льющийся на Землю свет и накопить самую подвижную силу, приведя ее в неподвижное состояние. Для достижения этой цели она покрыла земную кору организмами, которые, живя, поглощают солнечный свет и при использовании этой силы порождают непрерывно возобновляющуюся сумму химических различий. Этими организмами являются растения».
Так Майер раскрыл космическую роль растений и выдвинул перед наукой проблему фотосинтеза. Строки его книги, посвященные анализу превращений солнечной энергии в живых организмах, вдохновили выдающегося русского ученого К. А. Тимирязева, и он предпослал своей книге «Солнце, жизнь и хлорофилл» эпиграф из этой брошюры Майера.
Майер закончил развитие своих идей к 1848 году, когда в брошюре «Динамика неба в популярном изложении» поставил и сделал попытку решить важную проблему об источнике солнечной энергии. Он также первый высказал мысль, что излучение Солнца приводит к уменьшению его массы.
В работе 1851 года «Замечания о механическом эквиваленте теплоты» Майер сжато и популярно излагает свои идеи о сохранении и превращении силы, и впервые делает попытку защитить свой приоритет в открытии закона сохранения энергии. Спокойный и достойный тон его заявлений маскирует глубокую душевную травму. По словам одного из ученых, «...это сочинение было написано кровью Майера, исчерпав его последние силы».
«Соавторы» открытия закона сохранения энергии — Джоуль и Гельмгольц повели себя оо-разному. Джоуль не поддержал своего коллегу, считая, что именно он, Джоуль, первым открыл этот закон на опыте. Гельмгольц же, к его чести, высказался в пользу Майера, заявив, что слава открытия принадлежит и тому, кто первым высказал новую идею, даже если он не смог подтвердить ее количественным экспериментом.
В целом, однако, немецкое научное сообщество не поддержало Майера. Он подвергся травле и насмешкам; родные считали его маньяком. В 1850 году он пытался в порыве отчаяния покончить жизнь самоубийством, выбросившись из окна своего дома, и в результате остался хромым на всю жизнь. Лишь постепенно, после признания работ Джоуля и Гельмгольца, работы Майера начинают получать признание.
.