能，是我們身處的這個宇宙的一個方面。另一個方面是物質。物質是實體，推動物質運轉的是能，物質與能相互作用，造就了宇宙的現狀。這個二元論的概念是一個十分複雜的知識系統，這個概念的形成構成了科學史上許多引人入勝的偉大故事。
人類文明的初期，物體運動就使人們產生種種想像。古希臘人看到重物落地，認為在物體內部有一種「尋找自己位置的願望」。亞里士多德認為是「永恆的動力」使行星不停運轉。
今天的觀念則認為，宇宙的演化與均衡，和它從大爆炸以來就一刻未停的膨脹，都是做功的能導演的魔法。自然界和我們的身體都在一刻不停地做功，耗用無窮無盡的巨大能量。
今天，人類對能源開發和社會文化發展間的重要意義已經有了非常深刻的認識。阿西莫夫向來把科幻小說看成未來的歷史，所以，在他的名著「基地系列」中，就更多地參考了羅馬帝國興衰的模式。因為時代的變遷，帝國的建立需要仰仗大量的能源，就像古羅馬帝國的擴張需要更多的戰馬與騎士。這個帝國的創立者是一位叫哈里·夏爾登的科學家，他手下的許多科學家都能製造出核桃般大小的核反應堆，他們在超時空旅行和作戰時，隨身都攜帶著威力無比的能量，因而顯得十分強大。
歷史中權力政治的模式不會有太多變化，科技發展給人類生活提供的可能性卻會千變萬化。
在人類歷史上，最早利用的能源是水能。在現代汽車工業中，許多最重要的構件，比如齒輪、槓桿，都是作為重要的組成部分在古代水車上開始應用的。水車利用水流本身的力量，把水送到高處的地方進行灌溉；再後來，水被用來推動石磨。古希臘詩人甚至寫詩歌頌彼時剛剛出現的水磨：
現在河口的仙女，
跳到了水車輪上，
輪子帶動了轉軸，
轉軸又叫磨子歌唱！
後來，水磨又被用來研磨火藥。這又是一種新能源了。
公元644年，波斯製造風車的匠人阿布·魯魯亞因行刺哈里發被捕，這是最早見於書面的有關風車的記載。在今天，在一些缺水或者像荷蘭那樣低海拔且臨海的地方，風車仍是一種特別的文化景觀。
在機械能的最初運用中，人類對能的一部分在做功時會變成熱耗散掉這一特性缺少認識，所以，很多人都投身到永動機的研究當中。後來，人們才認識到，能量不可能被消滅，只能從一種形式轉變為另一種形式。每一次轉變都有部分能量變成無用的熱散失到宇宙中。人類直到18世紀才認識到這一規律，這才明白若干世紀以來對永動機的研究完全是白費精力。
更間接更複雜利用能源的方式首推蒸汽機的發現。第一台蒸汽機出現於1712年的英國，一個名叫紐科門的人將這台燒煤做功的機器安裝在科尼格爾煤礦坑口抽取井下的積水，這台機器吭吭哧哧地一直工作了三十多年。在科學史上，有很多張冠李戴的故事，一個流傳甚廣的故事說，瓦特從一把煮沸的茶壺得到啟發發明了蒸汽機，但事實並非如此。瓦特對蒸汽機的貢獻是提高了蒸汽機做功的效率。
1801年，義大利人伏打被拿破崙召到巴黎，演示最先出現的連續電源——電池。伏打製造出了最早的穩定的人工電流。看不見的電流作為一種新能源與水流非常相似，電子總是從數量多的地方向數量少的地方流動。電流就是努力把電子的不平衡拉平的電子運動，不平衡度的大小就叫電壓。電子流動的壓力單位用伏特來表示電子流動的數量。在一定直徑的導線的橫截面上，每秒鐘通過6.242×1018個電子就是1安培電流。伏特和安培是電流的兩個測量單位。天空中閃電的每一次閃爍，電壓可達到1億伏特，電流則達到16萬安培。
電在18世紀就進入了人類的日常生活。人們熟知富蘭克林捕捉閃電里電流的故事，也熟知愛迪生等早期電器發明家的故事。但20世紀有關能源故事的最新版本的主人公是愛因斯坦、玻爾、奧本海姆這樣一些物理學家。
在19世紀初，愛因斯坦已經建立一種理論，提出質—能守恆定律：物質等價於能量，並推出了他著名的公式：
E=MC
其中，E是能量，M是質量，C是光速。這個理論剛發表時，在科學界引起了廣泛的爭論。直到1932年，科學家們發現了一種後來命名為正電子的基本粒子，才印證了愛因斯坦質能相當的觀點。根據愛因斯坦的這一質能轉換公式，任何1磅（454克）重的物質，其靜能完全轉化為動能時將相當於：
110億度電；
150億馬力小時；
可供一隻電熨斗用100萬年；
使一輛汽車繞地球行駛18萬圈。
但是，人們始終沒有找到釋放出物質中這種理論上的蘊藏能量的方法。直到1945年，在科學史上，因一個單項課題而集中科學家最多的群體，終於從原子中釋放出了令人目瞪口呆的能量。
1942年，物理學家費米實現了首次原子核鏈式反應，他的同事用幾個英文單詞打出了一個密碼電話。他們說：「這個義大利航海家已經登上了新世界。」這真是一項偉大的發現。1905年，愛因斯坦做出了少量物質可以產生巨大能量的預言，現在費米和他周圍的科學家們，找到了打開物質的心臟——原子核的辦法。如果說一顆原子有房間那麼大，那麼，原子核不過像其中的一粒沙子一樣大。但是，這一小點物質依靠一種巨大的力量才結合在一起，這種力量是如此巨大，所以，原子核一旦被激發產生裂變，蘊蓄其中的能量就會爆發出來。
物理學家們發現鈾的原子核分裂時產生新的中子，他們馬上想到了用這些新的中子去轟擊其他的原子核，而產生出鏈式反應。1945年，人類歷史上第一個原子裝置在美國新墨西哥州的沙漠中試驗成功。與這個故事相關的兩個名字是廣島與長崎：好戰的日本被降下了天罰一般的奪目閃光。
原子彈是不加控制的核反應。
可控制的核反應提供的則是源源不絕的電力。
和戰爭時期產生的許多創造發明一樣，核反應的巨大能量在炸彈爆炸中才可能得到完全的利用，衝擊波、放射性和熱。而在核能不被當成威力無比的炸彈時，人類卻能利用其核裂變時的副產品。在可控的核反應堆中，人類唯一目的就是索取熱，因為它可以將水變為蒸汽，驅動渦輪機產生源源不絕的動力。
最初的核反應堆果然被美國人安裝到了第一艘核動力潛艇舡魚號上。美國總統杜魯門當時就預言：這將是供給工廠、農村及家庭用電的核發電廠的先驅。這個核反應堆僅有商業上所用的核發電廠中的反應堆的百分之一，但卻使船隻不再需要中途靠岸添加燃料，因而舡魚號完成了人類首次在北冰洋冰下的巡航。舡魚號的首次航行就遠勝過凡爾納筆下的同名潛艇，一口氣航行了10萬千米。舡魚號上的反應堆一直穩定地工作，直到1979年退役。
1957年，世界上第一座核電廠在美國賓夕法尼亞的希平波特建成。這種反應堆的工作原理是，堆芯中不穩定的鈾，在中子的轟擊下開始分裂，產生新的中子和熱量。這些新的中子又轟擊和分裂處於鏈式反應中的其他鈾原子。對核反應的控制是通過控制棒在堆芯中進出伸縮來實現的。控制棒用硼、鎘和鉿等材料製成。這些材料能吸收中子，使轟擊鈾原子的中子數量得到調節，從而使核裂變受到控制。
核反應堆的穩定與高效，促使了核電技術的飛速發展。到19世紀80年代中期，核電廠所提供的電力已經佔了全世界發電量的五分之一。與此同時，人類鑒於核能的巨大破壞性，為核能的安全利用提供了有力的技術保障。
但任何事情都有例外，蘇聯切爾諾貝利核電站的核泄漏事故舉世震驚，並在某種程度上觸發了科幻作家的靈感。
在1998年風靡全球的大片《哥斯拉》中，怪獸哥斯拉登陸美洲時，曾使所有人束手無策。還是在切爾諾貝利研究核泄漏後的蚯蚓異變現象的科學家，將其與太平洋上的核試驗和島上的蜥蜴聯繫在一起時，人們才知道哥斯拉原來是核試驗引起基因突變的蜥蜴。
核反應堆在越來越大型化的同時，也在往小型化方向發展。這種小型化的核發電裝置，在地球和遙遠的外太空有著非常廣闊的應用前景。比如，放射性同位素衰變產生的熱能，可供火星和月球上測量氣象和導航的儀器用為動力。1969年，宇航員奧爾德林安放在月球上的月震儀就是利用了一個太陽能發電機和一個鈈加熱器。1977年，發射到外太空的宇宙探測器探險者號，考慮到其將進入陽光微弱的空間，太陽能發電裝置將失去作用，三台各重38公斤的核發電機被安置在了探險者號上。到時候，飛船上所有的動力都是鈈238衰變產生熱能轉換而成，這動力足以支持該探測器在黑暗空間里飛行十年時間。
核能的利用，為人類的能源利用開闢了一個廣闊的前景，