在定義力之前，牛頓首先定義了動(dòng)量。 牛頓認(rèn)為，描述物體運(yùn)動(dòng)的第一個(gè)因素就是它的速度。 其次，相同的速度但不同的質(zhì)量不是相同的運(yùn)動(dòng)。 因此，需要速度和質(zhì)量兩個(gè)物理量來描述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 于是牛頓把速度和質(zhì)量的乘積作為描述物體運(yùn)動(dòng)的量，稱為動(dòng)量。 力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的因素，因此力定義為動(dòng)量隨時(shí)間的變化率。 數(shù)學(xué)公式記為F=dp/dt=dmv/dt。
通常，質(zhì)量是一個(gè)不隨速度變化的常數(shù)，因此可以寫為F=mdv/dt=ma。 這是高中時(shí)學(xué)過的牛頓第二定律。 這實(shí)際上是一個(gè)推論。 在相對(duì)論框架下，這個(gè)推論不能用，但原來的牛頓第二定律F=dp/dt仍然可以用。
能量的誕生更為復(fù)雜。 早期從事物理學(xué)的人根本不知道它的存在，所以長期以來科學(xué)界的主流都是研究永動(dòng)機(jī)。 第一個(gè)提出能量概念的人是邁耶博士。 根據(jù)當(dāng)時(shí)的醫(yī)學(xué)理論，他認(rèn)為能量是守恒的，沒有辦法制造出永動(dòng)機(jī)。 邁耶博士最終在精神病院去世。 后來又來了一位叫亥姆霍茲的醫(yī)生（哎，他怎么又當(dāng)醫(yī)生了？）。 他研究這個(gè)問題基本上就是為了給邁爾博士報(bào)仇。 這次亥姆霍茲直接從物理理論出發(fā)，提出了能量守恒的概念。 今天，當(dāng)你學(xué)習(xí)物理化學(xué)時(shí)，你仍然可以學(xué)習(xí)亥姆霍茲函數(shù)。 不過當(dāng)時(shí)主流科學(xué)界并不認(rèn)可，說他缺乏大數(shù)據(jù)支持（這話怎么聽著這么耳熟？）。 后來，另一位名叫焦?fàn)柕钠矫褚渤霈F(xiàn)了。 焦?fàn)栯m然是平民，但是有頭銜，有顯赫的地位，一般的老板也得罪不起。 他資助了大量的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了熱當(dāng)量，最終證實(shí)了能量的存在。
還有一件事，簡單的能量概念由來已久，但古人并不知道能量的規(guī)律，所以他們會(huì)通過一些聯(lián)想來描述能量問題。 例如，當(dāng)古人看到一個(gè)物體在沒有人推拉的情況下移動(dòng)時(shí)，他們會(huì)認(rèn)為有一種無形的力量在推動(dòng)它移動(dòng)。 隨著時(shí)間的推移，“氣”這個(gè)詞就具有了能量的含義。 所以老子會(huì)說：“道生一，一生二，二生三，三生萬物。萬物陰盛陽，與氣相合?！?這里的氣可以理解為動(dòng)能或者機(jī)械能，也可以理解為擴(kuò)散的能量。 中，陰陽可以理解為更廣泛意義上的物質(zhì)和能量。 古希臘哲學(xué)家畢達(dá)哥拉斯也說過類似的話。 別說那個(gè)時(shí)代，就算是牛頓時(shí)代，牛頓本人也無法理解引力。 他還相信存在著以太能量來傳導(dǎo)重力。 與牛頓同時(shí)代的笛卡爾認(rèn)為，大腦通過神經(jīng)將精神世界中的以太能量吹入肌肉，并控制肌肉的收縮和舒張來運(yùn)動(dòng)。 這大概就是白話版的氣論。 不要責(zé)怪笛卡爾。 偉大的科學(xué)人物牛頓鼓勵(lì)大家把“人為什么運(yùn)動(dòng)”的問題歸咎于上帝。 牛頓之后，庫侖等人提出了遠(yuǎn)距離作用，但后來被放棄了。 今天，用了“場”的概念動(dòng)量守恒定律是哪本書，無論是引力場還是電磁場，最終都引用了高斯流體場公式。 如今動(dòng)量守恒定律是哪本書，不僅“氣”和“場”在公眾中混用，很多研究哲學(xué)的人也在抱怨：用法一樣，只是換了一個(gè)詞而已。
我想我誤入歧途了。
我們就先說這么多吧。 基于推導(dǎo)的能量概念確實(shí)是抽象的。 如果想了解更多，可以閱讀《物理化學(xué)》教材。 然而，網(wǎng)上聲稱這本教材“讓文科生毀了人生觀”，也有不少學(xué)生反映讀完這本教材后想轉(zhuǎn)專業(yè)。 所以盡你所能吧。
謝謝你的邀請(qǐng)。