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《遠古神話巨人族: 夸父到底行不行!?》——2019數感盃 / 國中組專題報導類佳作

數感實驗室_96
・2019/05/14 ・2298字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 558 ・八年級

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 2019數感盃青少年寫作競賽 / 國中組專題報導類佳作 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:蕭楷諺

山海經,一部具有歷史價值的著作。

學者認為《山海經》不一定是神話,而且是遠古動物、植物、地理、民俗的探勘紀錄,包括一些遠古氏族,神妖故事。內容或許半真半偽,但是卻寄託了天地初始、華夏先民奇幻瑰麗的想像。

其中,有個耳熟能詳的故事……

相傳北方山上住著一個巨人,名叫夸父,這夸父,身比山高,神力無窮,力氣足以拔山河!當他看到熊熊燃燒的太陽,心中起了雄心壯志,他發誓要把太陽捉下來,讓北方大漠不再寒冷。

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於是,他跨開巨足狂奔,剎時煙霧漫天、飛沙走石、風雲變色…

光想到這裡,我的生物魂又燃燒起來!

一個巨人,要追上太陽,到底是要多快多巨大呢???

來來來!我們先把地表最快的人類、神一般的飛毛腿「閃電波特」請出場!

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牙買加人尤塞恩‧波特,在2009年(世界田徑錦標賽)以9秒58創下男子100 m的世界紀錄!至今紀錄依然高懸。他每跨出一步的距離達2.44 m。(資料來源:維基百科)

哥白尼發現地繞日轉後,我們知道地球自轉速度為465.17m/s

也就是夸父若要追上太陽,必須大於等於地球自轉速度465.17m/s才行!

如神一般的夸父,我們也配上神一般、地表最速人類-波特的極速:百米9.58秒

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波特百米跨步數:100÷2.44=40.98

波特狂奔時跨距:40.98÷9.58 = 4.28(跨步∕秒)

夸父欲追上太陽,一步必須大於:  465.17÷4.28 = 108.68(m∕步)(神如夸父,當然如波特一般每秒4.28步!)

於是等比放大得:108.68(m∕步)÷2.44(m∕步)= 44.54 倍

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意即:夸父的腳長是波特的44.54倍


夸父
的腳長則為:
波特身高:196cm,腳長:103.88cm。

1.0388×44.54=46.268152m

回推身高:

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46.268152×1.923=88.9737m(人體工學中,平均成年男子身高與腳長的比值為:1.923)

他的身高,我們以一層樓平均3.2 m來看的話,我們站在28樓大約可以跟夸父齊頭(89 m),所以夸父根本不能跟山比,大約只跟圓山大飯店一樣高而已(87 m)。還原出大略的身形後,撒腿狂奔中的夸父將會以大約1.6馬赫,等同F-35戰鬥機怒火狂飆!那會是多麼震撼的場景!…如果夸父剛好「路過你家門前」…首先,我們會被地震和音爆的轟然巨響嚇得奪門而出,在還沒看清楚如同披著白色音爆雲的巨大身影前,就被音爆震波給震暈,接著被氣壓改變,所捲起的漫天飛沙走石給活埋…天啊!!!這也太悲催了吧…

雖然姿態威猛,夸父卻注定像悲劇人物薛西弗斯一般,追逐著永遠無法達成的目的,而不自知。故事繼續,此時的夸父覺得好熱、好渴,跑到黃河、渭水(今渭河)邊,喝光裡面的水(當然是杜撰),依然無法止渴,撐起身子往北方大澤找水。不料半路上,筋疲力竭的巨人終究承受不了,死在逐日的路上。

看到這,我的好奇心再度蠢蠢欲動;

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渭水是黃河的支流之一,所以我推斷夸父應該是在兩河交匯點喝水:約是今日陝西省的風陵渡口位((對!沒錯,就是射鵰英雄傳郭襄落跑的那個風陵渡口)。而山海經提到的這個大澤,考證約在今天的雁門山以北附近,而從風陵渡口到雁門山北方的直線距離約114.28 km。

夸父一分鐘可以跑:465.17 m∕sec ×60 = 27910.2m∕min ( 27.91km∕min )

相除可得

114.28÷27.91 = 4.094min≒4min

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代表夸父雖然那時喝了黃河、渭水的水,用盡全力奔向北找水,還是堅持不了最後的4分鐘….

到底夸父是怎麼死的呢?讓我這個一日法醫來剖析一下:

臨床醫學指出:強度過大與過量的運動,肌肉會嚴重受損,肌肉中的肌球蛋白會滲漏出來溶入血液中,進入血液中並隨後出現在尿中(呈深褐色)。當肌球蛋白量超級多時,會形成結晶阻塞腎小管,進展成急性腎衰竭!也就是傳說中的「橫紋肌溶解」!

通常在治療上必須給予大量的液體!液體!液體!

現場看來,即便夸父補充了好多好多的水,水分最終來不及進入身體、滲透入細胞。

所以,我判斷夸父的死因是橫紋肌溶解所導致的急性休克。

夸父死了後,手中的木杖化成了一片森林,軀體變成一座大山(應該是小山丘而已啦)。

夸父你人真好,屍身腐敗沒入地底,千、億年過去,還化作煤、石油、天然氣等石化燃料造福蒼生。我不禁開始思索,如果夸父沒有天真地逐日的話,能夠幫人類做什麼事呢?

一般男性平均手掌長寬為18.9×8.4 cm,也就是說,夸父的手掌約:

(18.9×44.54)×(8.4×44.54) = 8.42 m×3.74m≒31.5㎡

根據交通部車輛規格規定:

大客車長度不得超過12.2m,寬度不得超過2.5m

12.2×2.5=30.5㎡

夸父的手掌面積約等於一台公車頂面積那麼大,想像一台重型機具有夸父的手那麼大的鏟斗與力量,鑿井、清淤、救災、建設、運送、幫忙都更,效率應該hen不錯!

還有還有…

一般男性平均每天平均拉出200克的大便,代表夸父會拉出:

200×44.54 = 8908克∕每天 =8.9公斤∕每天,

而一年的話就有:

8.9×365 = 3248.5公斤∕每年 = 3.249噸∕每年,

換算可以利用的重量:

3.249噸×40% = 1.3噸(糞便的利用率約40%)

夸父的排遺可發酵出沼氣::

1.3噸×25立方公尺 = 32.5立方公尺(每噸大便可以生產25立方公尺的沼氣)

夸父的排遺發酵成的沼氣可發:

32.5m3×1.5 = 48.75kWh(每立方公尺的沼氣可以發1.5kWh的電)

而台灣每天每戶的用電量為13.8度,所以夸父一年大的便,夠台灣一家人用

48.75÷13.8 = 3.53

三天半…

嘿,別喪氣!夸父屬於一個巨人族,想像全族使盡全力、不辱使命的完成發電大業,這有始有終的精神,茶餘飯後之餘,夸父的故事還是令人敬佩的……(笑)

更多2019數感盃青少年寫作競賽內容,歡迎參考 2019數感盃特輯、數感實驗室官網粉絲頁喔。

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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/

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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