0

1
0

文字

分享

0
1
0

《唐僧為何不搭觔斗雲取經?》——2018數感盃 / 國中組專題報導類第二名

數感實驗室_96
・2018/04/22 ・2234字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 466 ・五年級

數感盃青少年寫作競賽」提供國中、高中職學生在培養數學素養後,一個絕佳的發揮舞台。本競賽鼓勵學生跨領域學習,運用數學知識,培養及展現邏輯思考與文字撰寫的能力,盼提升臺灣青少年科普寫作的風氣以及對數學的興趣。

本文為 2018數感盃青少年寫作競賽 / 國中組專題報導類第二名 之作品,為盡量完整呈現學生之作品樣貌,本文除首圖及標點符號、錯字之外並未進行其他大幅度編修。

  • 作者:李艾登、莊景喻、黃秉宥/嘉義縣立永慶高中國中部
圖/imdb

話說,悟空從五指山中逃脫,就對唐三藏表示:「我小學老師靈台方寸山,斜月三星洞的神仙,須菩提祖師教我日遊四海的騰雲駕霧之法——觔斗雲,只要一個觔斗便能飛行十萬八千里。你不是要去西天取經嗎?上來吧,我背你翻騰幾下就能直接到西天取經。」

「不行,觔斗雲太快了,師父受不了,更何況這是修行,我必須用走的,你得跟我一起去,所以你也得用走的。」唐三藏搖一搖頭。

悟空一副大惑不解的樣子看著唐三藏。

唐三藏拿出紙、筆、圓規、尺、計算機、筆電,在山中步道旁,隨便找個有桌椅的涼亭坐下,語重心長說:「悟空你是從女媧補天遺留下的石頭中蹦出來的,是石身;師傅是肉做的,是肉身。肉身應該是不能搭觔斗雲的。」悟空仍一副丈二金剛摸不著頭緒樣。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

唐三藏要悟空坐下,開始滔滔不絕說:「來,我用數學算給你看——秦漢時期一里是 415.8 公尺,師父跑到未來發現清朝一里是576 公尺,現在是明朝*,國土廣大,單位混亂,我們大約以一里以 500 公尺計算好了。你搭觔斗雲翻一圈的距離約 108000×0.5=54000 公里,但是地球的周長約 40030.14 公里,所以你要是隨著地表飛,往東翻一個筋斗,剛好繞地球一又三分之一圈,恰好落在南極陪皇帝企鵝孵蛋; 往西翻一個筋斗也是繞地球一又三分之一圈,結果降落在加勒比海上的黑鬍子海盜船上。這兩個地方離天竺很遠,且又是化外之地,這個想法行不通啊!」

「如果你是先往上飛,然後繞地球一圈之後在天竺的上空降落,而這裡到天竺的距離大約是 4200 公里,因此你繞地球一圈還需要飛行 54000-4200=49800 公里。設往上飛的高度為x 公里,因此 2x +2π (x+6371) =49800,可得往上飛的高度(x)為 1179.482 公里,這高度已經超過 100 公里的卡門線、甚至超過 500~1000 公里的外逸層,早就已經到外太空了。」

「師父這種沒有任何保護的身體如果曝露在外太空很快就會死,而且死亡後體溫會很緩慢下降(因為沒有對流、傳導,只有熱輻射);如果此時體液或血液流出體外,不但不會立刻凍結,反而會因為低壓而沸騰。這個問題在 NASA 的網頁內有說明,只是目前還沒有做過生物實驗,正確結果誰都不敢確定。」

「師父,這件事簡單。」悟空站了起來,用手拍了拍胸膛說:「等一下天黑,師父讓我下課十分鐘,月亮離這裡也不過 30 萬公里,徒弟我搭觔斗雲翻個六、七圈就到了。我幫 NASA 去月宮找嫦娥姊姊問一下,她當初飛到月球時有沒有覺得很冷﹖還是呼吸困難﹖或是有噴鼻血?問完後再找月兔借個廁所,順便帶一盒月球名產『麻糬』回來孝敬師父您。」

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

唐三藏聽到後,右臉開始不停的抽筋,三條線。心裡想:「佛祖介紹給我的這個徒弟, 怪怪的。」不由得盯著悟空仔細觀察,由頭到腳,上下來回掃了數次。

唐三藏接下來說:「我們得考慮速度問題。悟空啊!你翻個觔斗需要多久時間啊?」
悟空用跩到不行的動作,伸出他的右手,比出中指(啊!更正,我看錯了,是食指。)說:「師父,只要一秒!」
「一秒!」唐三藏拿出計算機開始飛快的按著鍵盤,嘴裡還嘟嚷著……
「假設你是等速飛在地球表面,在不考慮其他阻力與限制下,你的速度是 5400 公里除以1 秒,就是 5400 公里每秒」
唐三藏恍然大悟說:「悟空,你知道嗎? 眾所周知的哈雷彗星平均速度大概 10 公里每秒,就已經燒得人屁股紅透半邊天了,你的觔斗雲速度是哈雷彗星的 540 倍,師父即使身上有這件皇上御賜的百分百純蠶絲袈裟,鐵定是擋不住的!一下子就灰飛煙滅,就算我躲在建造於美國科羅拉多州, 為防止核武攻擊而深埋於地表下 400 多公尺的『夏延山空軍基地』末日碉堡中,再讓你載過去,也是會被摩擦力造成的高溫燒的屍骨無存。」

「觔斗雲快的不合理,悟空呀!師父再問一次觔斗雲的實際操作性能。」孫悟空搔一搔頭髮,非常熟練地抓起身上跳蚤,順手放進嘴巴嚼了起來。

「師父,吳承恩在《西遊記》寫得很清楚,觔斗雲翻一個筋斗,可以前進十萬八千里。千真萬確,吳承恩白紙黑字寫的。」悟空意猶未盡低頭在翻找肚臍旁的跳蚤,一邊回答。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

「這樣啊!若沿著地球表面等速度飛行,先不考慮其他阻力與限制的話,以剛剛的飛行軌道來看,離地球表面最遠時的向心加速度為 5400×5400÷(1179.482+6371)≒3862.005km/s2=3862005m/s2。」唐三藏邊用計算機邊說。
「換算成地心引力倍數就是:3862005÷9.8≒394082.143 G」

「天啊!」唐三藏搖搖頭說。「人體最大承受限度是 9G,搭乘觔斗雲需承受 394082.143 G, 人類無法啊!」

「悟空,經過師父這麼詳細的解說,你可以理解我們應該只能走路去吧。」

悟空想了想,說:「師父,與其想要如何將您打包帶走,這可是連 NASA 的科學家都會想到抓狂的問題,沒研究個三、五十年是沒有結果的,不如我們一起散步去天竺,還比較快呢!」

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

唐三藏點頭笑了笑,肚子卻不爭氣的咕嚕咕嚕叫。「悟空,師父肚子餓了,我們去找吃的好不好?」

「師父,我知道前面有一間店,他賣的麻糬比月兔做的好吃多了。」悟空興奮的拉起唐三藏的手開始飛奔。

更多2018數感盃青少年寫作競賽內容,歡迎參考 2018數感盃特輯、數感實驗室官網粉絲頁喔。

  •  編按:本文內的唐三藏為虛構人物,內文所提之朝代雖與史實不符,但不影響文章之閱讀因此予以保留。
-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
數感實驗室_96
76 篇文章 ・ 55 位粉絲
數感實驗室的宗旨是讓社會大眾「看見數學」。 數感實驗室於 2016 年 4 月成立 Facebook 粉絲頁,迄今超過 44,000 位粉絲追蹤。每天發布一則數學文章,內容包括介紹數學新知、生活中的數學應用、或是數學和文學、藝術等跨領域結合的議題。 詳見網站:http://numeracy.club/ 粉絲專頁:https://www.facebook.com/pg/numeracylab/

0

0
0

文字

分享

0
0
0
AI 可以設計散熱,但誰敢讓它出貨?林唯耕談算力背後的物理現實
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/08/20 ・2819字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 高柏科技 合作,泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時,曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏,那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓,引來眾多師生抗議。

「從此以後,我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中,帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言:在理論模型中,氨是太空熱控系統的理想介質;但在現實的辦公大樓裡,它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯,但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險,以及必須為後果負責的工程師。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ,曾任職於美國 OAO 工程部熱流組,深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球,他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心:當晶片運算速度無止境攀升,那股伴隨而生的熱,究竟該往哪裡去?

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗,彷彿進步毫無邊界。然而,每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護。在物理現實面前,再動聽的發表會敘事也必須低頭。

晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護 / 圖片:envato

回顧個人電腦發展早期,晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後,鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級,其實更像是對空間的極限勒索:晶片功率翻倍,發熱源的面積卻沒變大,機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出,散熱設計的核心只有三要素:功率、熱源面積與空間限制。他舉例,在標準的 1U 機箱中,若發熱面積約為三十乘三十毫米,氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數,而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於,風扇轉速提升的背後,是噪音、電力損耗與空間占用。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

因此,「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫,而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱,卻也將新的挑戰帶入機房:漏液風險、流道堵塞、材料相容性,以及維運時的難度。工程的進步,本質上鮮少是徹底消滅問題,更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的,不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人,是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中,沒有空氣能讓風扇製造對流;受光面溫度破百度,陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射,以及熱管與環路型熱管(LHP)來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱,冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力:在他設定的特定條件下,實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能;但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變,移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦(kW)。他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此,太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度,偏好無馬達幫浦的被動式設計;但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度,往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒:技術是否「先進」,與它是否「適合」當下的場景,始終是兩回事。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。/圖片:envato

好論文,為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」,而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作,還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據,在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時,也曾遇過實驗數據無法複製,或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠,而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝,高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」,每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作,並指派專業人才在過程中持續微調、校正,確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測,但由於儀器預設以「水」校正,換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算,卻發現缺乏重複性,數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面,改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證,才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號,而在於那段不夠優雅的挫折:假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻,企業需要的不只是會算數的人才,而是能洞察研究何時「走鐘」,並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

林唯耕坦言,過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」,進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽,卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計,若無法穩定生產或贏得客戶信任,也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案,誰來負責出貨?

訪談尾聲,主持人國威提出了一個時代難題:假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計,企業該選擇全面擁抱 AI 的速度,還是保留緩慢但穩定的工程驗證,以規避潛在的失效風險?

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是:兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案;但工程師仍須實作原型,進行嚴苛的性能與可靠度測試,最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺,而是基於一項事實:AI 的資料庫裡,通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節,且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代,最稀缺的未必是熟練下指令(Prompt)的人,而是具備這種能力的人:能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來,並且願意為最終的量產品質負起責任。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中,雲端是由龐大的機房架構而成,裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張,都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值,就是不讓這筆物理帳單,被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
249 篇文章 ・ 320 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia