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在现今的物理学中，我们对“能量是什么”一无所知。认识到这一点很重要。我们不知道能量到底是不是以一定数量的团状形式出现的。
——理查德·费曼
（Richard Feynman）
不存在所谓的能量，这个说法可能有点儿令人震惊。爱因斯坦的著名方程式 E = mc 2 （质能方程）告诉我们，能量等于质量乘以光速的平方，所以肯定有能量这一回事。现在看来，能量比我们日常所了解的更难以捉摸。我们可能会想起支付的能源账单、投资的新能源技术，以及为夺取蕴藏石油和天然气资源的地区而进行的战争。但是理性地讲，能量的科学概念还是抽象得令人费解。
如果你问物理学家“什么是能量”，他们可能会解释为：能量是一种以多种形式存在，并能从一种形式转换到另一种形式的东西。他们会讨论这些能量转换的例子，继而提到一个非常重要的物理定律：能量守恒定律，即在一个确定的界限内（或物理学家所说的“封闭系统”内）的总能量保持不变。换句话说，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失。
图1-1 开放系统与封闭系统
能量具有一种神秘的特性，几千年来一直吸引着哲学家、数学家和科学家们，也使他们感到困惑。Energy一词是由希腊语enérgeia演变而来，以en表示“进入”，ergon表示“工作”。然而，这两种含义都没有用于我们的现代科学对于“能量是做功的能力和潜力”的理解上。在探索能量物理学的历史中，对能量从一种形式转化为另一种形式的观察十分丰富。
事实上，只有通过揭示系统中每种能量形式背后的数学理论，才能理解什么是守恒
。今天，我们在最基本的数学层面上理解能量，但是在我们发现物理定律及其与不同形式的能量有关的各种数学表达式之前，我们就已经对守恒的东西有了一些十分有趣、偶尔又很奇怪的概念。