能量是必不可少的；我們不能沒有它。除了物質之外，我們周圍的一切都是能量。我們有什么樣的能量，為什么？

在我們之前的系列文章中，我們分析了俯沖到我們身上的引力波的存在，以及一系列聲音和宇宙射線，即電子和各種粒子，它們在宇宙演化后導航。愛因斯坦的相對論描述了引力波的物理性質。它們帶來能量，非常低的能量值，不像太陽免費發送給我們的光子（量子），無需任何額外費用來為我們的房屋供電。太陽本身代表了最重要的無限來源，它使我們能夠使用免費電力或收集太陽能來發電。新的設計和制造方法使現代太陽能電池板更實惠、更高效。活力收集收集少量的能量，為現在接近物聯網的各種小型設備提供動力（物聯網，即所有連接的東西——智能手機是物聯網設備的一個例子）。

今天，我們知道宇宙射線是原子的碎片，例如質子（帶正電的粒子）、電子（帶負電的粒子）和原子核。宇宙射線不斷地降落在地球上，而高能“初級”射線與地球上層大氣中的原子碰撞而很少到達地面，而“次級”粒子則從這種碰撞中噴出并到達我們身邊。但是當這些宇宙射線到達地球時，就無法追蹤它們的起源。這是因為當他們穿越多個磁場（銀河系、太陽系和地球本身）時，他們的路徑發生了變化。科學家們正試圖通過觀察它們的成分來追蹤這些宇宙射線的起源。

新能源的需求一直是熱門話題。如今，隨著減少對化石燃料來源的依賴的需求日益增長，這一點變得更加重要。能量收集是近期的創新“電源”。

能量存在于我們周圍，既可以作為人工源（參見移動射頻源），也可以作為自然源，例如以光子或亞原子粒子形式存在的太陽輻射。能量收集是一種用于從環境中收集能量并隨后將其轉化為電能或電能的技術。這種轉換利用了各種能源，包括光、熱和振動源。光電、熱電、壓電和電動技術是眾所周知的，通常用于為無線傳感器網絡 (WSN) 傳感節點供電，這些節點將數據傳輸到物聯網內的中央控制器。能量收集技術可用于提高工業系統的可靠性和可用性。在這些工業背景下，可能是機器本身提供了“內在”能源，例如熱量和振動。例如，熱電發電機 (TEG) 可以利用發動機與環境之間的溫差（在某些情況下低至 10°C）來提供為無線傳感器供電所需的能量。無論使用何種能量收集技術，傳感器都可以為機器健康監測系統提供關鍵輸入，但它也可以是控制系統中易于安裝的反饋元件（無需接線）。

用于醫療用途的可穿戴設備是能夠檢測、存儲和傳輸重要參數（例如，心率、氧飽和度和呼吸頻率）的設備。這些參數是實時測量的，并指示何時超過某些關鍵閾值。能量收集解決方案被設計為電池的輔助電源，或作為可穿戴設備永久使用的獨立電源，不受功耗限制。

讓我們嘗試分析一些來源，或者至少是一些用于能量收集的技術，讓我們從最常見的一種開始，太陽能。

審核編輯 黃昊宇