能量是我們現代工業文明所面臨的最重要的課題之一。我們從什麼地方獲得能量，我們用能量做什麼，以及我們如何處理獲取能量後產生的廢物，這些對我們人類在地球上的未來至關重要。然而，能量是物理學中最令人費解的物理量之一。下面就說下能量的本質，什麼是能量的「聖杯」以及核聚變的未來！
能量的本質是什麼?
任何學過物理入門課程的人都會遇到這個問題。我們得到的答案也是大多數物理學家所能給出的答案是：我們把能量定義為系統做功的能力。所以我們又去問功是什麼？於是我們得到了循環的定義：做功是能量從一種形式到另一種形式的轉化。這種解釋讓人發狂！
要知道不管是那個資料或者百科，都沒有對能量做出一個很好的定義！但是我們雖然沒有一個好的定義並不意味著我們不能量化、測試和間接地測量能量。
和牛頓一樣，物理學家也沒有能量的概念。但與牛頓不同的是，關於能源我們知道有以下幾點:
我們知道所有的質量和物質都包含能量，我們已經明確的知道了質量和能量之間的數量關係。我們知道如何去量化能量，我們知道一個系統中儲存了多少電能，化學能，熱能，聲能等等，我們知道如何把能量從一種形式轉換成另一種形式，我們知道如何使用能量來做功，我們認為能量永遠不會被創造或毀滅，我們可以生成、計算和衡量能量的各種形態。以上就是我們關於能量所知道的事情。
我們能用能量做什麼?
上文已經說了能量可以用來做功。如果你「推」一個物體，或者對一個物體施加了一個力，而這個物體同時朝力的方向發生了移動，那麼恭喜你！你對這個物體正在做功！
無論你是在舉重、騎自行車、開車還是渦輪機轉動，都是在使用能量做功。這就是能量的作用。
原子核、分子鍵、萬有引力、大質量物體的相對運動和電磁學都是物理能量的來源。核能、化石燃料、水電大壩、風能和太陽能都是這些能量來源的例子。
什麼是能量的「聖杯」？
有些人夢想利用我們周圍環境中的熱能來滿足我們的能源需求。但是只有當能量、熱量或溫度從一個地方到另一個地方存在差異時，才會發生能量傳遞，這種想法才會有用。而我們周圍環境都處在同樣的溫度下，所以我們不能利用地球上的環境熱量做任何事情，因為我們沒有辦法利用這些熱量，或者以一種有效的方式讓這些熱量發生轉移。
我們現在喜歡的是一種清潔、無汙染、豐富和容易控制的能源。風能和太陽能是很好的選擇，但是將風能或太陽能/熱能轉化為可用的能源，在過程中是有些昂貴和低效。所以在我看來，能量的「聖杯」就是下面這個！
核聚變不像我們現在使用的核能，將稀有的、具有放射性的重元素通過核裂變，釋放能量並產生放射性廢物。核聚變利用的是一些輕的、普通的、無害的元素，比如氫，然後聚變出一些同樣無害的東西，比如氦。就像太陽和氫彈一樣，都是靠核聚變來運作的。
最關鍵的是我們如何控制核聚變，以核聚變反應釋放出的能量比輸入能量更高的方式讓輕元素融合在一起。這就是最後一個問題!
核聚變的未來是什麼？
以太陽的方式進行核聚變，高溫高壓？這種方式想都別想，因為你獲得的能量還沒有提供的能量大。但是我們仍然想從輕便、容易獲得的元素中獲取核能。目前我們有三種方法可以實現，每一種方法都很接近神奇的盈虧平衡點。你不能輸入的能量還比輸出的能量還大，這就得不償失了！這也是現在可控核聚變的難點。
慣性約束聚變從理論上講，我們可以向各個方向均勻的發射雷射，然後聚焦在一個裝有幾毫克氫「小球」上，小球的直徑只有幾毫米，因為小球表面吸收了能量了在慣性的作用下，內層會將氫原子核用力擠壓在一起，氫原子核在巨大的壓力下發生聚變反應。這與氫彈的原理非常相似，通過一個小型裂變核彈釋放出巨大的能量，將氫推到一起，產生失控的聚變反應。這種簡單的方法可以實現核聚變。原理上很簡單，但卻無法釋放出運行雷射器所需的可用能量。
磁約束聚變利用強大的電流產生的強大磁場將等離子體約束在一起實現核聚變，因為洛倫磁力總是垂直於磁場的方向，那麼等離子體在磁場的作用下就會獲得高溫高壓！託卡馬克反應堆發明於上世紀50年代的蘇聯，這個裝置也可以實現核聚變。在過去30年左右的時間裡，託卡馬克和慣性約束研究小組打破了紀錄，越來越接近盈虧平衡點，但是還有很長的路要走。
磁化靶聚變這是一種混合設計，將低密度燃料源加熱成等離子體並進行磁約束。然而，等離子體周圍有數百個活塞，一旦等離子體處於理想狀態，活塞就會同時開火，壓縮等離子體導致核聚變！
這三種設計都有望成為新的、高效的、清潔的、可控的能源。(還有一種傳說中的冷聚變，以目前科學的標準衡量，這種方法還沒有獲得可證實的實驗。)
這就是我們所說的能量，以及核聚變的未來！