能，是我们身处的这个宇宙的一个方面。另一个方面是物质。物质是实体，推动物质运转的是能，物质与能相互作用，造就了宇宙的现状。这个二元论的概念是一个十分复杂的知识系统，这个概念的形成构成了科学史上许多引人入胜的伟大故事。

人类文明的初期，物体运动就使人们产生种种想象。古希腊人看到重物落地，认为在物体内部有一种“寻找自己位置的愿望”。亚里士多德认为是“永恒的动力”使行星不停运转。

今天的观念则认为，宇宙的演化与均衡，和它从大爆炸以来就一刻未停的膨胀，都是做功的能导演的魔法。自然界和我们的身体都在一刻不停地做功，耗用无穷无尽的巨大能量。

今天，人类对能源开发和社会文化发展间的重要意义已经有了非常深刻的认识。阿西莫夫向来把科幻小说看成未来的历史，所以，在他的名著“基地系列”中，就更多地参考了罗马帝国兴衰的模式。因为时代的变迁，帝国的建立需要仰仗大量的能源，就像古罗马帝国的扩张需要更多的战马与骑士。这个帝国的创立者是一位叫哈里·夏尔登的科学家，他手下的许多科学家都能制造出核桃般大小的核反应堆，他们在超时空旅行和作战时，随身都携带着威力无比的能量，因而显得十分强大。

历史中权力政治的模式不会有太多变化，科技发展给人类生活提供的可能性却会千变万化。

在人类历史上，最早利用的能源是水能。在现代汽车工业中，许多最重要的构件，比如齿轮、杠杆，都是作为重要的组成部分在古代水车上开始应用的。水车利用水流本身的力量，把水送到高处的地方进行灌溉；再后来，水被用来推动石磨。古希腊诗人甚至写诗歌颂彼时刚刚出现的水磨：

现在河口的仙女，

跳到了水车轮上，

轮子带动了转轴，

转轴又叫磨子歌唱！

后来，水磨又被用来研磨火药。这又是一种新能源了。

公元644年，波斯制造风车的匠人阿布·鲁鲁亚因行刺哈里发被捕，这是最早见于书面的有关风车的记载。在今天，在一些缺水或者像荷兰那样低海拔且临海的地方，风车仍是一种特别的文化景观。

在机械能的最初运用中，人类对能的一部分在做功时会变成热耗散掉这一特性缺少认识，所以，很多人都投身到永动机的研究当中。后来，人们才认识到，能量不可能被消灭，只能从一种形式转变为另一种形式。每一次转变都有部分能量变成无用的热散失到宇宙中。人类直到18世纪才认识到这一规律，这才明白若干世纪以来对永动机的研究完全是白费精力。

更间接更复杂利用能源的方式首推蒸汽机的发现。第一台蒸汽机出现于1712年的英国，一个名叫纽科门的人将这台烧煤做功的机器安装在科尼格尔煤矿坑口抽取井下的积水，这台机器吭吭哧哧地一直工作了三十多年。在科学史上，有很多张冠李戴的故事，一个流传甚广的故事说，瓦特从一把煮沸的茶壶得到启发发明了蒸汽机，但事实并非如此。瓦特对蒸汽机的贡献是提高了蒸汽机做功的效率。

1801年，意大利人伏打被拿破仑召到巴黎，演示最先出现的连续电源——电池。伏打制造出了最早的稳定的人工电流。看不见的电流作为一种新能源与水流非常相似，电子总是从数量多的地方向数量少的地方流动。电流就是努力把电子的不平衡拉平的电子运动，不平衡度的大小就叫电压。电子流动的压力单位用伏特来表示电子流动的数量。在一定直径的导线的横截面上，每秒钟通过6.242×1018个电子就是1安培电流。伏特和安培是电流的两个测量单位。天空中闪电的每一次闪烁，电压可达到1亿伏特，电流则达到16万安培。

电在18世纪就进入了人类的日常生活。人们熟知富兰克林捕捉闪电里电流的故事，也熟知爱迪生等早期电器发明家的故事。但20世纪有关能源故事的最新版本的主人公是爱因斯坦、玻尔、奥本海姆这样一些物理学家。

在19世纪初，爱因斯坦已经建立一种理论，提出质—能守恒定律：物质等价于能量，并推出了他著名的公式：

E=MC2

其中，E是能量，M是质量，C是光速。这个理论刚发表时，在科学界引起了广泛的争论。直到1932年，科学家们发现了一种后来命名为正电子的基本粒子，才印证了爱因斯坦质能相当的观点。根据爱因斯坦的这一质能转换公式，任何1磅（454克）重的物质，其静能完全转化为动能时将相当于