作者—Joshua M. Sneideman

能量在我們生活周遭，一種嚴格遵循自然法則的物理量。在宇宙中能量是有限的，它不是被創造的，也不會被毀滅，但能以不同型態存在，如動能或位能，它們有不同的性質及公式來被記住，例如：一個LED檯燈的6瓦燈泡傳送每秒6焦耳的光能。

讓我們跳到太空去看看我們的行星，它的系統以及其能量的流動。地球的物理系統包含大氣層、水圈、岩石圈，以及生物圈，能量在這些系統內外移動，而在任何能量傳遞過程中，一些散失到周圍環境，如熱、光、聲、振動、或移動。

我們星球的能量取自於地球的內部和外部，來自放射性同位素的地熱能，與透過地球旋轉產生的旋轉能。這兩個屬於內部能量來源，而太陽是主要的外部能源，驅動著一些像天氣與氣候的系統。陽光以不同的程度，溫暖了地表與大氣，而引起對流、製造風，以及影響洋流。另外，紅外線輻射散發到溫暖的地球表面，又被溫室氣體捕捉，進一步影響能量流動。

太陽對生物也是主要的能量來源。植物、藻類和藍藻利用太陽光，將二氧化碳與水製造出有機物質，開啟了生物圈的食物鏈。我們利用像是氧化和呼吸作用的化學反應，來釋放食物能在每一個食物鏈的階層。有些能量在剛形成的化學結構下被貯存起來，但大部份散失到環境中，像是熱量，透過食物的消化，身體散發的熱量被釋放。

植物是由初級消費者食用，大約只有原獲得能量的百分之十，接著轉移給下一個營養階層。又因能量在食物鏈只能以同一方向流動，從生產者到消費者和分解者，在食物鏈中食用較自己低層的生物，得到的能量會比吃高層的還多，因此，食用生產者反而比食用單一動物，更可以藉此得到能量。此外，若持續缺乏輸入給生產者的能量（大部份來自太陽光），我們所知在地球上的生物，將不復存在。

除了吃，我們人類當然得消耗精力去做很多事情。我們旅行、建設，以及供電給各種科技，要做到這一切，必須使用像化石燃料的來源—媒、石油和天然氣，其中含有的能量，是植物長年從太陽光所吸收的能量，並以碳的形式貯存，當化石燃料在發電廠燃燒時，它所儲存的能量會釋放，我們因而用此來發電。

為了發電，燃燒化石燃料產生的熱能，提供渦輪機動力，旋轉磁鐵，因此，進而使磁場改變，造成線圈產生相對運動，電子因此感應流動於線圈中。現代文明仰賴我們電量持續的供給，幸運的是，我們沒有限制一定要燃燒不可再生的化石燃料來發電，電子也能藉由與光子的直接互動，感應流動而發電，這就是太陽能電池的運作方式，還有其他可再生能源，例如風、水、地熱，及生物燃料都可以拿來發電。

現今全球能源需求不斷增加，但地球上能使用的能源有限，且需透過複雜的能源基礎建設才能使用。隨著人口逐漸增加，以及工業化和發展的速度，我們對能源的決策也越來越重視。能源利用的影響攸關健康、教育、政治權力和社會經濟地位，如果我們改善使用能源的效率，我們更能善待自然資源，並提升每個人的生活品質。