關於「能量究竟是什麼」，有哪些合理的理論或猜想？

01-26

費曼物理學講義里有這樣一句話:重要的是要認識到，在今天(1961年|?ω?｀)的物理學中，我們不知道能量究竟是什麼。
如今，對能量可能具有的更本質內涵的理解或猜想有哪些？物理學的發展如何更加深入地理解了它？
希望不要有"能量就是能量"這樣的回答
感謝.假如一二百年前有知乎，我們問「引力究竟是什麼」或「質量究竟是什麼」，可能也會被嘲諷，但現在我們對引力的本質和質量的起源有了更深刻的理解。
讓我們走上物理道路的一個重要信念是相信，一切總會有解釋。可能現在暫時沒有，未來隨著認識的更深化，未必會找不到。

感謝大家。我希望我phd的時候能回來回答這個問題。
感謝。

其實這類問題最標準答案就是「能量就是能量」。題主不希望這種答案，我認為本質上體現了兩點，也是物理初學者或科學愛好者經常進入的誤區：1. 沒有理解物理學在幹什麼，2. 不能比較形象直觀的理解抽象的物理概念的含義。

1. 物理學是通過形式邏輯基礎進行的演繹推理和歸納總結方法獲得的實驗結果，來找尋現象間基本和一般性的聯繫。而形式邏輯中，公理和定義之類的東西都是沒有原因的。所以去針對它們來問為什麼都不是科學的行為。也就是說，在物理學中，諸如：時間是什麼？、空間是什麼？、為什麼光速不變？為什麼能量守恆？這類的問題都是沒有意義的(前兩者無法通過科學的方法回答，後兩者是針對公理的無意義的疑問)。當然，你也可以選擇不相信這些公理，去提出新的理論，但你的理論要符合實驗，並能解決舊理論解決不了的問題才行。

另外，由於物理理論存在公理體系的不同，一個理論源頭的部分可能被另一個理論解釋。比如在牛頓力學中，萬有引力就是一個力。而廣義相對論通過光速不變和等價原理兩條公理對引力做出了一個時空彎曲的解釋。這並不是說我們更加了解了所謂「引力的本質」，只是不同的理論體系對同一個問題的回答不同而已。也就是說，牛頓力學、相對論、量子力學、量子場論等等並不存在誰比誰高明、誰比誰深入的問題，只是它們有不同的適用範圍和公理體系。

2. 下面我就簡單的在牛頓定律的基礎上來粗淺地表達一下能量大致是個什麼東西。

我們知道根據牛頓定律，有：

$Fdt=mdv$

進而:

$int Fdt=mv_{2}-mv_{1}$

即所謂衝量定理。這裡我們觀察到，F是過程相關的，它每一個時刻都在變，你需要求出一個積分才能得到等式左邊的值。而v是過程無關的，它只是初始和末尾狀態的表示，只需要矢量做差就能求出來。就是說，經過了一段複雜的過程，其作用相當於兩個狀態的差值。研究等式左側的複雜多變的受力隨時間情況，等價於研究右側簡單直觀的狀態量的差。這其實是將複雜的問題大大簡化了。

這就相當於，一隻螞蟻在尺子上爬，我可以通過研究螞蟻每時每刻的運動來算出螞蟻一共移動了多少距離，也可以通過直接從尺子上讀出螞蟻的坐標，通過做差來求出螞蟻移動的量，而後者顯然要簡單許多。

上面的式子中，速度是一個矢量，它會有多個參數。為了使右邊的式子更加簡單，我們不妨對微分方程做一個處理，讓其左右兩邊都點乘v，有：

$Fvdt=mvdv$

積分後，有：

$int Fdr=frac{1}{2} m{v_{2}}^{2}-frac{1}{2} m{v_{1}}^{2}$

這裡，右邊的部分就是一個標量，或者說，能代表物體狀態的一個數字、一個標度，它是由質量和速度決定的。

而對於左側的Fdx，我們也嘗試在其中尋找過程無關的標度。我們發現：重力做功 $int Gdz=Gz_{2}-Gz_{1}$ 、彈簧做功 $int krdr=frac{1}{2} k{r_{2}}^{2}-frac{1}{2} k{r_{1}}^{2}$ 都能通過積分轉化成兩個狀態的差值，每一種狀態都和物體中不同的要素相關，而這些狀態量的量綱都是一樣的。

我們把找到的狀態放到等式的右邊去，留下過程相關的量在左邊。有：

$int F_{left}dr={(frac{1}{2} mv^{2}+Gz+frac{1}{2} kr^{2} +...)}_{2}-{(frac{1}{2} mv^{2}+Gz+frac{1}{2} kr^{2} +...)}_{1}$

我們把所有找到的這些同種量綱狀態量 $frac{1}{2} mv^{2}+Gz+frac{1}{2} kr^{2}+...$ 稱為能量。

之後，焦耳等人進行了功熱當量的實驗，建立了機械能和內能的聯繫，為熱力學第一定律建立了基礎。再之後，電磁學中的電場和磁場也能用能量進行標度。

其實說到這裡，能量是個什麼東西就比較明朗了——其實物體的能量和位置、動量、時刻等狀態量一樣，都是不同「尺子」上的刻度。我們用能量這把「尺子」標定物體的某種狀態，就像我們用坐標描述物體的位置一樣。既然能量被用來作為一把「尺子」，它自然就會是守恆的。

在上述的論述中，我們根據牛頓力學等理論推出了能量守恆。但我們能不能反過來，把能量守恆當成公理呢？其實拉格朗日力學和哈密頓力學就是這麼乾的。通過對拉格朗日量和哈密頓量這種能量量綱的狀態量求變分，來導出運動方程的。

在量子力學中，如果你不測量，粒子的性質就是某種疊加態。於是位置、動量、能量這些在經典力學中的狀態量等就成為了「表象」，在進行測量的時候，粒子的疊加態基於你進行什麼表象的測量，就會塌縮到某個表象下的值。

時間的對偶量。

Energy 我只能找wiki...

另：Richard Feynman還有兩段話：

These notions of potential and kinetic energy depend on a notion of length scale. For example, one can speak ofmacroscopic potential and kinetic energy, which do not include thermal potential and kinetic energy. Also what is called chemical potential energy is a macroscopic notion, and closer examination shows that it is really the sum of the potential and kinetic energy on the atomic and subatomic scale. Similar remarks apply to nuclear "potential" energy and most other forms of energy. This dependence on length scale is non-problematic if the various length scales are decoupled, as is often the case ... but confusion can arise when different length scales are coupled, for instance when friction converts macroscopic work into microscopic thermal energy.

There is a fact, or if you wish, alaw, governing all natural phenomena that are known to date. There is no known exception to this law—it is exact so far as we know. The law is called the conservation of energy. It states that there is a certain quantity, which we call energy, that does not change in manifold changes which nature undergoes. That is a most abstract idea, because it is a mathematical principle; it says that there is a numerical quantity which does not change when something happens. It is not a description of a mechanism, or anything concrete; it is just a strange fact that we can calculate some number and when we finish watching nature go through her tricks and calculate the number again, it is the same.

用理論概念之間的邏輯關係去解釋說明，毫無意義。

我想到了什麼事justwe

首先不贊同最高票回答：「而形式邏輯中，公理和定義之類的東西都是沒有原因的。所以去針對它們來問為什麼都不是科學的行為。」對公理和定義之類的質疑是不科學的行為？沒有對歐幾里得幾何的質疑能有後面的非歐幾何？現代科學最大的進步之一，就是人們明白了一切公理或定義只要有哪怕一點與現實相佐的地方，那麼就有被質疑的科學意義。

所以能量的本質是什麼當然具有物理意義。在相對論中，動量的4 vector形式下，時間分量就是E/c。所以可以這麼理解，我們所謂的三維空間中的能量其實是4維動量在時間軸上的分量。進一步說，任何物體都是在時間空間這個四維空間中運動的。在這樣的背景下，所有的矢量都據有4個分量，簡而言之就是三維空間分量和時間分量，並且這四個分量是有聯繫的，因為4 vector的gorm在任何坐標系中都應該恆定。

簡而言之，能量是和時間維度緊密聯繫的一個量，是四維動量在時間上的分量。如果題主知道薛定諤方程，就會知道，在量子力學中，三維動量和坐標，能量和時間，剛好兩兩對應。

這已經不是物理學問題了，而是形而上學問題了

其實想知道如何提出這些g

沒什麼科學依據，純粹是自己天馬行空的想法。

1、距離和時間：

假設我離你有1米遠，這1米的概念在經典物理學裡只是空間上的1米。仔細想想卻不然，我想要消除這1米的距離勢必要經歷一段時間，所以距離和時間本身就是糾纏在一起的。這符合廣義相對論。

2、距離和時間和物質：

牛頓第三定律：the only way human ever figure out of getting somewhere is to leave something behind。為了消除這一米的距離，我不但要穿過一段時間，還要放棄一定物質。

3、物質和能量：

E=MC2，物質和能量可以換算，所以我穿過一米的時空，要消耗損失掉能量。

4、時間、空間、物質、能量：

似乎看起來是同一回事，那麼弦理論看起來還挺靠譜的。時間、空間、物質、能量通過某種內在邏輯互相轉換著。

5、借鑒：

時間就是門檻，它讓很多無意義的事情變的有意義，因為穿越時間要消耗能量，或者說轉化能量。

時間是一把鑰匙，它能解決很多問題，別再用非此即彼的眼光看問題，用時間角度此消彼長的眼光去看很多問題迎刃而解。

能量可能是質量的呈展