这个老问题看着挺正常的，怎么回答这么稀碎？让小朋友看到，还以为物理学家都是在干啥呢？这么多年就没人来认真回答一下？
受高中物理影响，很多人会把“能量”的出处归到牛顿力学里面。实际上，带en前缀的这些词，energy、entropy、enthalpy等，都是古法语的用法，借用到现代英语中的，论词源就不是从牛顿力学来的。
能量的最早出处是热力学第一定律。当时的热力学家们为了研究热的本质，需要首先定量化地测量热量（heat）。他们想的最直接的办法是这样，做一个活塞装置，里面充满气体，另一端接一个力学装置，比如弹簧、滑轮等。用酒精灯对气体加热，力学装置就会读出相应的力和位移，这就是将热量转换为机械功，所谓的热功当量。
问题是，保持这个装置所有其它条件都不变，比如活塞内的体积、压强，酒精灯的位置、加热时间等等。唯一改变的是充入的气体。会发现，最终得到的机械功会出现明显的不是由误差所导致的偏差。这说明，热与功的转换过程中，出现了由气体本身的性质决定的某些物理量的变化。热力学家们将这个量称为“内部的能量（internal energy）”，简称内能、或能量。
显然，能量的最初定义是完全唯象的，当时完全不清楚它的物理本质是什么。然后就出现了两派激烈对抗的观点。一派我们称为唯能论（energetics），代表人物是马赫、奥斯特瓦尔德等。他们将能量作为底层的唯象参数，将一切理论建立其上。这一观点直到今天仍深刻影响化学、生物等诸多学科。但由于一些众所周知的不可说的原因，我们的教材通常不能提及。
另一派是成为后来的显学的，也就是分子原子论。最早是克劳修斯，后来是麦克斯韦，将能量解释为分子运动能量的平均值，并因此可以跟牛顿力学作更显式地联系。
这就说到了为什么要用动能 的数学形式。因为麦克斯韦在推导以他名字命名的速度分布律时，很容易发现，如果我们假定分子的运动是完全随机的，有左有右有前有后，那么平均速度一定是0。只有平方才能得到非零的结果，这是最简单的正态分布的情形。既然出现了 这一项，顺水推舟用拉格朗日量、或哈密顿量中的动能是合乎情理的选择。
在此定义下，只需要将每一个平方项所给出的平均能量定义为 即可。这就是关于平均能量的最早诠释，能均分定理：任何一个热力学系统，它的哈密顿量中的每一个平方项贡献一份 的平均能量。内能从唯象参数变成具有微观解释的核心物理量，在这里迈出了关键一步。
但分子运动论有着诸多难以调和的矛盾，比如可逆性问题。这是接下来数十年玻尔兹曼的主要工作：统计物理。无论主动还是被动，物理学的核心视角必须由牛顿时空观的框架，跳到以能量为基础量的新框架。
讲实话，这在当时其实有点耍赖。牛顿力学是要遵守的基础规律，搞不定了就转到能量表象，避而不谈时空观问题。在当时，人们对能量这个概念还远没有如今这样清晰，贸然把能量当作基础自变量，难怪玻尔兹曼被其他物理学家成吨的输出，以致酿成最后的悲剧。
我再稍微解释一下。物理学牛顿力学开始，就将时间和空间作为最天然的自变量。我们先不说后来对时间观的改造，至少普通人在有一定几何基础情况下，对这两个天然自变量不会感到陌生。能量作为天然自变量，让它来张成一根坐标轴，这对于大多数人是缺少直观感受的。更何况，如果速度空间是平直的，就意味着能量空间不是，因为动能是平方项嘛。这个不平直的能量空间造成了态密度的不均匀，以及一大堆衍生问题。这还是只考虑动能，没考虑势能的情况。考虑一个相对复杂的势能面，则能量空间变得更是离奇。
那么，这么怪异的能量，我们为什么还要用它？
玻尔兹曼为了回应可逆性佯谬，强行导出了一个脑洞大开的定理，就是著名的H定理。这条定理本身早已被更严谨的内容所取代，但是却强行把人们带入了一个新的框架里——我们应该如何思考守恒量的变化？
牛顿第一定律定了一个这样的框架，一个守恒的物理量，它不可能改变。除非它本身不守恒，比如外加了力。请注意，力在牛顿力学框架下却是系统的一部分。我们讨论速度是否守恒，是观察它所受到的所有可能的力的组合。不受力，速度就不变。牛顿把问题给框死了。
我们都测过体温吧？没有谁的体温是保持在一个固定值永远不变的。它一直在涨落。但如果你觉得自己平心静气躺在一个封闭的环境中，仔细分析好像又没受什么力，为什么会有涨落？热力学所讨论的系统，与牛顿力学的最大不同，就在于无处不在、无孔不入的环境，总是时不时地影响着系统的热力学量的变化。我们无法做出有一个守恒量永远不变的假定，但环境太复杂了，我们又不知道应该如何定量描述它。所以，我们需要建立一套理论，在环境因素缺席的情况下，解释守恒量应该如何变化。H定理、或者玻尔兹曼方程，就是应此而生。
玻尔兹曼为什么用能量作为天然的自变量，就是因为温度无时无刻不在微小地变化。根据能均分定理，温度的本质就是能量。能量成为最容易理解这一涨落特性的最底层参数。
再明确一遍，能量交换，是环境控制系统热力学状态的最先验的方式。这是将能量作为现代物理最底层自变量的唯一原因。
由于能量空间不是平直的，积分处理非常不方便。在玻尔兹曼的数学处理中有一个经常采用的小技巧，就是能量离散化。原本，这只是作为数值技巧引入的，并无先验的物理原因。谁也没想到，这样一个小小的举措，催生了整个量子力学。我们现在都知道，所谓能量空间的离散化，其实就是后来的能量量子化。
在普朗克的工作大获成功后，能量不再是玻尔兹曼的玩具。它具有了相较其它所有物理量更为本质的地位。整个量子力学建立在能量的基石之上。
随后，在诺特定理的帮助下，我们终于搞清楚了能量的本质，在于它是时间平移不变性的产生子，是因为有了能量，时间才得以流动，一切的宇宙运动才得以进行。而环境也成为可以改变系统时间流动的因素，从量子力学中测量导致的坍缩，到现代的量子芝诺效应，我们在能量的基础上，才有了对时间流逝更为清晰的理解。
如今再来问能量的本质，这已经缺乏意义了。因为现代物理早已将能量设定为最基础最底层的公理化的物理量，它比点线面体的欧氏几何公理还要基本。你可以问物理学家一个点的本质是什么，但没法问能量的本质是什么。
因为，能量就是本质。
