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第七章 能量世界学 239

一、宏观世界的能量组成

（一）能量的观念

能量（Energy）这个词是托马斯·杨于 1807 年在伦敦国王学院讲自然哲学时
引入的。针对当时的“活力”或“上升力”的观点，提出用“能量”这个词表述，
并和物体所做的功相联系。但当时并未引起重视，人们仍认为不同的运动中蕴藏着

不同的力。1831 年法国学者科里奥利又引进了力做功的概念，并且在“活力”前
加了 1/2 系数，称为动能，通过积分给出了功与动能的联系。1853 年出现了“势能”，

1856 年出现了“动能”这些术语。直到能量守恒定律被确认后 ，人们才认识到能
量概念的重要意义和实用价值。

1. 能量的物理学的定义
能量是物质的时空分布可能变化程度的度量，用来表征该物理系统做功的本
领。现代物理学已明确了质量与能量之间的数量关系，即爱因斯坦的质能关系式：

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E=mc 。既然是一回事，我们主张给能量一个新的定义，能量是物质，能量是物质
的能态。

能量的单位与功的单位相同，在国际单位制中是焦耳（J）。在原子物理学、
原子核物理学、粒子物理学等领域中常用电子伏（eV）作为单位。物理领域，也
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用尔格（erg）作为能量单位，1erg=10 J。
能量以多种不同的形式存在；按照物质的不同运动形式分类，能量可分为机械
能、化学能、热能、电能、辐射能、核能、光能、潮汐能等。这些不同形式的能量

之间可以通过物理效应或化学反应而相互转化。各种场也具有能量；物质本身还有
所谓的“真空零点能”。

能量的本质是物理意义上四维空间度量的一个物理量，类似的还有三维空间度
量的物理量——动量，以及二维空间度量的物理量——质量等等。它们都是物质能

量在不同维度所表现出来的本质属性。
一个物体所含的总能量奠基于其总质量，能量同质量一样既不会凭空产生，也

不会凭空消灭。能量和质量一样都是标量。在国际单位制（SI）中，能量的单位是
焦耳，但有时使用其他单位如千瓦时和千卡，这些也是功的单位。能量是用以衡量
所有物质运动规模的统一量度。我们的理解，能量是能子聚集的程度的度量。