能量

能量的英文「energy」一字源於希臘語:ἐνέργεια(energeia),該字可能首次出現在公元前四世紀亞里士多德的作品中。

能量概念的出自於哥特佛萊德·萊布尼茲的生活力(拉丁語:vis viva)想法,而它的定義是一個物體質量和其速度的平方。他相信總vis viva是守衡的。為了解釋因摩擦而令速度減緩的現象,萊布尼茲的理論認為熱能是由物體內的組成物質隨機運動所構成,而這種想法和艾薩克·牛頓一致,雖然這種觀念經過一個世紀才被普遍接受。在1807年,托馬斯·楊可能是第一個使用能量這個字來取代vis viva的人。賈斯帕-古斯塔夫·科里奧利在1829年提出了「動能」;而在1853年,William Rankine提出了位能這個詞。對於能量是一種物質,還是像動量般只是一個物理量,這個問題爭論了幾年。

威廉·湯姆森,第一代開爾文男爵將以上這些定律合併到了熱力學的定律中,並促成了魯道夫·克勞修斯、約西亞·吉布斯和瓦爾特·能斯特三人在化學反應解釋上的快速發展。另外也導出了克勞修斯所提出的熵的數學公式,以及由Joef Stefan提出的輻射能的定律。

1961年,理察·費曼在加州理工學院一個以大學生為對象的課程中,以如下的方式描述了能量的概念:

有一個事實,那就是有一個到目前為止掌控了我們所知道的自然現象的定律,而這個定律在我們所知範圍內沒有任何的例外,而且據我們目前所知,它是準確的。這個定律被稱為能量守恆。它說明了有一個特定的物理量,我們稱之為「能量」。這量在自然狀態經歷了各種變化後,並不會改變。這是一個最抽象的概念,因為它是一個數學的原理:它說明了有一個數值量在一些事件發生時不會改變。它並不是任何物理過程或者具體事物的描述;它僅僅是一個奇怪的事實:我們可以先對系統計算一些數值,而當系統經歷了一些變化之後,我們同樣的再去計算那些數值,結果會發現數值和一開始的時候是相同的。

——費曼物理學講義
自1918年開始,我們知道能量守恆是能量的共軛量、時間的平移對稱所得到的數學上的自然結果。也就是說,能量之所以守恆是因為物理定律無法區別不同的時間瞬間所造成(見諾特定理)。