有人的地方就有江湖，青少年如何應對衝突？——從《糖糖 Online》談教養的影響

本文與 高柏科技 合作，泛科學企劃執行。

當我們談論能擊敗輝達（NVIDIA）、Google、微軟，甚至是 Meta 的存在，究竟是什麼？答案或許並非更強大的 AI，也不是更高速的晶片，而是你看不見、卻能瞬間讓伺服器崩潰的「熱」。

 2024 年底至 2025 年初，搭載 Blackwell 晶片的輝達伺服器接連遭遇過熱危機，傳聞 Meta、Google、微軟的訂單也因此受到影響。儘管輝達已經透過調整機櫃設計來解決問題，但這場「科技 vs. 熱」的對決，才剛剛開始。 

不僅僅是輝達，微軟甚至嘗試將伺服器完全埋入海水中，希望藉由洋流降溫；而更激進的做法，則是直接將伺服器浸泡在冷卻液中，來一場「浸沒式冷卻」的實驗。

但這些方法真的有效嗎？安全嗎？從大型數據中心到你手上的手機，散熱已經成為科技業最棘手的難題。本文將帶各位跟著全球散熱專家 高柏科技，一同看看如何用科學破解這場高溫危機！

運算=發熱？為何電腦必然會發熱？

這並非新問題，1961年物理學家蘭道爾在任職於IBM時，就提出了「蘭道爾原理」（Landauer Principle），他根據熱力學提出，當進行計算或訊息處理時，即便是理論上最有效率的電腦，還是會產生某些形式的能量損耗。因為在計算時只要有訊息流失，系統的熵就會上升，而隨著熵的增加，也會產生熱能。

換句話說，當計算是不可逆的時候，就像產品無法回收再利用，而是進到垃圾場燒掉一樣，會產生許多廢熱。

要解決問題，得用科學方法。在一個系統中，我們通常以「熱設計功耗」（TDP，Thermal Design Power）來衡量電子元件在正常運行條件下產生的熱量。一般來說，TDP 指的是一個處理器或晶片運作時可能會產生的最大熱量，通常以瓦特（W）為單位。也就是說，TDP 應該作為這個系統散熱的最低標準。每個廠商都會公布自家產品的 TDP，例如AMD的CPU 9950X，TDP是170W，GeForce RTX 5090則高達575W，伺服器用的晶片，則可能動輒千瓦以上。

散熱不僅是AI伺服器的問題，電動車、儲能設備、甚至低軌衛星，都需要高效散熱技術，這正是高柏科技的專長。

「導熱介面材料（TIM）」：提升散熱效率的關鍵角色

在電腦世界裡，散熱的關鍵就是把熱量「交給」導熱效率高的材料，而這個角色通常是金屬散熱片。但散熱並不是簡單地把金屬片貼在晶片上就能搞定。

現實中，晶片表面和散熱片之間並不會完美貼合，表面多少會有細微間隙，而這些縫隙如果藏了空氣，就會變成「隔熱層」，阻礙熱傳導。

為了解決這個問題，需要一種關鍵材料，導熱介面材料（TIM，Thermal Interface Material）。它的任務就是填補這些縫隙，讓熱可以更加順暢傳遞出去。可以把TIM想像成散熱高速公路的「匝道」，即使主線有再多車道，如果匝道堵住了，車流還是無法順利進入高速公路。同樣地，如果 TIM 的導熱效果不好，熱量就會卡在晶片與散熱片之間，導致散熱效率下降。

那麼，要怎麼提升 TIM 的效能呢？很直覺的做法是增加導熱金屬粉的比例。目前最常見且穩定的選擇是氧化鋅或氧化鋁，若要更高效的散熱材料，則有氮化鋁、六方氮化硼、立方氮化硼等更高級的選項。

典型的 TIM 是由兩個成分組成：高導熱粉末（如金屬或陶瓷粉末）與聚合物基質。大部分散熱膏的特點是流動性好，盡可能地貼合表面、填補縫隙。但也因為太「軟」了，受熱受力後容易向外「溢流」。或是造成基質和熱源過分接觸，高分子在高溫下發生熱裂解。這也是為什麼有些導熱膏使用一段時間後，會出現乾裂或表面變硬。

為了解決這個問題，高柏科技推出了凝膠狀的「導熱凝膠」，說是凝膠，但感覺起來更像黏土。保留了可塑性、但更有彈性、更像固體。因此不容易被擠壓成超薄，比較不會熱裂解、壽命也比較長。

OK，到這裡，「匝道」的問題解決了，接下來的問題是：這條散熱高速公路該怎麼設計？你會選擇氣冷、水冷，還是更先進的浸沒式散熱呢？

液冷與 3D VC 散熱技術：未來高效散熱方案解析

傳統的散熱方式是透過風扇帶動空氣經過散熱片來移除熱量，也就是所謂的「氣冷」。但單純的氣冷已經達到散熱效率的極限，因此現在的散熱技術有兩大發展方向。

其中一個方向是液冷，熱量在經過 TIM 後進入水冷頭，水冷頭內的不斷流動的液體能迅速帶走熱量。這種散熱方式效率好，且增加的體積不大。唯一需要注意的是，萬一元件損壞，可能會因為漏液而損害其他元件，且系統的成本較高。如果你對成本有顧慮，可以考慮另一種方案，「3D VC」。

3D VC 的原理很像是氣冷加液冷的結合。3D VC 顧名思義，就是把均溫板層層疊起來，變成3D結構。雖然均溫板長得也像是一塊金屬板，原理其實跟散熱片不太一樣。如果看英文原文的「Vapor Chamber」，直接翻譯是「蒸氣腔室」。

在均溫板中，會放入容易汽化的工作流體，當流體在熱源處吸收熱量後就會汽化，當熱量被帶走，汽化的流體會被冷卻成液體並回流。這種利用液體、氣體兩種不同狀態進行熱交換的方法，最大的特點是：導熱速度甚至比金屬的熱傳導還要更快、熱量的分配也更均勻，不會有熱都聚集在入口（熱源處）的情況，能更有效降溫。

整個 3DVC 的設計，是包含垂直的熱導管和水平均溫板的 3D 結構。熱導管和均溫板都是採用氣、液兩向轉換的方式傳遞熱量。導熱管是電梯，能快速把散熱工作帶到每一層。均溫板再接手將所有熱量消化掉。最後當空氣通過 3DVC，就能用最高的效率帶走熱量。3DVC 跟水冷最大的差異是，工作流體移動的過程經過設計，因此不用插電，成本僅有水冷的十分之一。但相對的，因為是被動式散熱，其散熱模組的體積相對水冷會更大。

從 TIM 到 3D VC，高柏科技一直致力於不斷創新，並多次獲得國際專利。為了進一步提升 3D VC 的散熱效率並縮小模組體積，高柏科技開發了6項專利技術，涵蓋系統設計、材料改良及結構技術等方面。經過設計強化後，均溫板不僅保有高導熱性，還增強了結構強度，顯著提升均溫速度及耐用性。

隨著散熱技術不斷進步，有人提出將整個晶片組或伺服器浸泡在冷卻液中的「浸沒式冷卻」技術，將主機板和零件完全泡在不導電的特殊液體中，許多冷卻液會選擇沸點較低的物質，因此就像均溫板一樣，可以透過汽化來吸收掉大量的熱，形成泡泡向上浮，達到快速散熱的效果。

然而，因為水會導電，因此替代方案之一是氟化物。雖然效率差了一些，但至少可以用。然而氟化物的生產或廢棄時，很容易產生全氟/多氟烷基物質 PFAS，這是一種永久污染物，會對環境產生長時間影響。目前各家廠商都還在試驗新的冷卻液，例如礦物油、其他油品，又或是在既有的液體中添加奈米碳管等特殊材質。

另外，把整個主機都泡在液體裡面的散熱邏輯也與原本的方式大相逕庭。如何重新設計液體對流的路線、如何讓氣泡可以順利上浮、甚至是研究氣泡的出現會不會影響元件壽命等等，都還需要時間來驗證。

高柏科技目前已將自家產品提供給各大廠商進行相容性驗證，相信很快就能推出更強大的散熱模組。

• 蔡宇哲／心理學博士，主持 podcast 《哇賽心理學》與《睡眠先生的活力學》。

Take Home Message

• 美國眾議院在 2020 年決議將每年 9 月的第三週訂為「學生睡眠健康週」；臺灣教育部也在去年宣布取消高中早自習，希望青少年可以多睡一點。
• 多項國際研究發現，青少年睡眠不足會影響注意力、學習、記憶，連帶牽動到學業成績，甚至還可能影響情緒調節與自我控制能力。
• 研究發現，延後上學提升了學生的學業成績、出席率、準時上課率，並降低睏睡度；但學生對於「睡眠是否重要」的概念也會影響延後上學帶來的幫助。

教育部在去（2022）年宣布，在 111 學年度開始取消高中早自習，學生只要在上午 8 點前到校即可，希望藉由調整上學時間讓青少年能睡多一點。不過這項措施並未得到所有人的認同，尤其是華人文化一直以「勤奮」為勉，像成語焚膏繼晷、懸樑刺骨等都隱含著睡得少才會有成就的意涵。家長與老師也常以此來勉勵國高中生努力讀書。然而，這樣的傳統觀念在睡眠科學的檢驗下卻是大錯特錯。

睡眠不足將影響青少年的身心理

2020 年，美國眾議院決議將每年 9 月的第三週訂為學生睡眠健康週（Student Sleep Health Week, SSHW）。不僅如此，美國睡眠醫學學會（American Academy of Sleep Medicine, AASM）也在去年 9 月 12～18 日進行相關倡議。

不過他們為什麼要特地宣導？主因為美國國家睡眠基金會（National Sleep Foundation）統整的研究報告經專家討論後，提出青少年每日應睡 8～10 小時、平均睡眠時數達到 9 小時的建議。但美國疾病管制與預防中心（Centers for Disease Control and Prevention, CDC）的數據卻顯示，有將近八成的中學生呈現睡眠不足的狀態，因此美國政府希望能透過政策與教育推廣來倡導睡眠的重要性。

那臺灣學生呢？根據 2020 年臺灣兒福聯盟發布的調查報告顯示，臺灣高中生有將近九成每天睡不到八小時，國高中生每天的平均睡眠時數更僅有 6.9 小時，連建議值的低標都沒達到。

在挪威一項針對學生睡眠情況與學業成績的研究中，研究團隊共調查了 7798 位 16～19 歲的青少年，發現上床睡覺時間、睡眠時數，以及睡眠缺損都與學業成績有關。上床睡覺時間愈晚、睡眠時數愈少，睡眠缺損也愈嚴重，學業成績就會愈低落。簡單來說，學業成績較差與睡不夠有關。

雖然這項結果只代表兩者相關，並不表示因果關係，然而已有非常多研究都發現睡眠不足會使人的注意力、學習、記憶情況變差，而且在實驗室控制的情況下這項因果關係可以被確認。如果要有好成績便需要仰賴專注，才能讓學習與記憶的歷程能夠順利開展。因此，睡眠會影響學業這點確實有它的道理。

此外，睡眠影響的並不只是單純白天有沒有精神、注意力是否集中而已，甚至還會影響到青少年的心理健康。衛生福利部國民健康署在 2021 年一份針對臺灣國高中生的萬人抽樣調查中發現：有 25％ 的國高中生在過去一年內曾認真地考慮過自殺。就算這項數據可能被誇大了，但即使將數字折半來看依然很令人擔憂。不過自殺念頭又跟睡眠有什麼關係呢？

一篇 2018 年發表於《美國醫學會雜誌．兒科》（JAMA Pediatrics）期刊的研究，將 67615 份青少年（國三到高三）問卷資料中的睡眠時數分為八小時以上、七小時、六小時，以及少於六小時這四組，比較這些人從事危險行為的情況。結果發現，睡眠時數少於六小時的青少年在攻擊行為上比睡滿八小時的高出將近兩倍，自殺行動更高出三倍之多。

也就是說，睡眠不足這件事不僅影響了白天在課業表現上的各種層面，還包含比較容易被忽略的情緒調節與自我控制，而這對青春期的學子來說更是雪上加霜。睡眠不足的影響太容易被忽略，誰在生氣時會想到今天脾氣這麼差是因為前一晚沒睡好呢？但透過科學研究確實發現，睡眠不足會讓脾氣變得暴躁，容易看什麼事都不順眼。

青少年獨有的「生理時鐘延遲」

既然睡不夠，那應該要讓學生早點睡才對。很多人會把青少年晚睡的因素歸咎於課業壓力、網路與遊戲，但這些僅是外在因素，其實還有一個無法抗拒的內在因素，那就是青春期獨有的「生理時鐘延遲」現象，即使想早睡也睡不著。

早在 1993 年，美國睡眠領域的專家卡斯卡頓（Mary Carskadon）與不少學者都曾針對青春期生理時鐘延遲的現象進行研究，當時的網路與手機都還不像現在如此普及，且在實驗室控制的情況底下也排除了課業壓力，但依然發現學生在進入青春期之後會有作息延遲的情況。而且這個現象也非人類獨有，在恆河猴（Macaca mulatta）與一些囓齒類動物身上也會出現，因此這可能是生物體的發展所導致，而非單純社會文化與壓力的影響。

因此在生理時鐘延遲、難以提早入睡，但又必須早早起床上學的情況下，睡眠不足的現象必然會發生。再加上課業壓力與網路、遊戲等誘因，又結合了華人不用睡太多的勤奮文化，就成了臺灣青少年睡眠不足的難解困境。

延後上學，全球青少年睡眠不足的治標措施

睡眠對青少年來說如此重要，但卻又受到多重因素的影響，因此透過政策改變上學時間反而變成一種最快速的方法。十多年前英美各國就都陸續試行相關的政策，多數都發現延後上學對學生學習是幫助。因此，美國加州政府在 2020 年頒布了法令，規定公立學校的國中必須在上午 8 點以後、高中則是在 8 點 30 分以後才可以開始上課。而臺灣在去年開始，也規定高中生可以於上午 8 點前到校即可。不過這樣的措施卻受到不少反對者質疑，認為只延後這一點時間根本沒有用。針對這些質疑，我們可以透過科學研究獲得一些驗證。

2018 年發表的一篇研究就以美國西雅圖中學施行延後上學政策的學生為研究對象，該校學生的上課時間從原本的上午 7 點 50 分改成 8 點 45 分，足足延後了 55 分鐘。結果發現，延後上學後學生的整體睡眠時數增加了 34 分鐘，且學業成績、出席率、準時上課率都提高，睏睡度則降低。簡單來說，延後上學可以讓中學生睡得比較多一點，在學校的整體表現也變好。

另一篇去年進行的大規模研究，收集了橫跨 1999 ～ 2017 年的資料，參與者包含了 28 所學校、上萬名高中生都延後至上午 8 點 30 分上學。調查這些學校實施延後上學的前一年和實施後連續四年的數據，結果發現在實施後的第四年，學生的畢業率從原本的 80％ 提高到 90 ％，出席率也由 90％ 提升到 93％ 。在大樣本的情況下有如此高的提升，可說是相當驚人。

從結果來看，單單只是延後上學這件事就可以對青少年有多項正向的影響，是個有效又不用花太多錢的方法。當然這個政策影響層面很廣，還有家長接送、老師上班時間等議題，但至少延後上學這件事對於學生而言，目前的證據都是正向的。

治本之道，肯定睡眠的重要性

延後上學對青少年有幫助，但從落實到實際有好成果出現之前，需要大眾與家長對睡眠擁有正確的觀念，才能發揮政策的效果。筆者有次參與國際睡眠醫學研討會時，一位韓國學者的報告中就提到影響延後上學政策成效有個很重要的關鍵，就是「學生是否認為睡眠是重要的、自己需要睡多一點」。

如果連學生都認為睡眠不重要、自己不需要睡那麼多，那麼延後上學、獲得多一點時間睡覺的幫助自然就變小了。臺灣在取消早自習、讓高中生延後上學時，也需要搭配推廣睡眠教育，讓青少年與大眾都了解睡眠充足才是展現高效學習、身心得以平衡的基礎。

延伸閱讀

1. McKeever, P. M. et al. (2022). Delayed high school start times and graduation and attendance rates over four years: the impact of race and socioeconomics. Journal of Clinical Sleep Medicine. 18(11), 2537–2543.
2. Dunster, G. P. et al. (2018). Sleepmore in Seattle: Later school start times are associated with more sleep and better performance in high school students. Science advances, 4(12), eaau6200.

• 〈本文選自《科學月刊》2023 年 3 月號〉
• 科學月刊／在一個資訊不值錢的時代中，試圖緊握那知識餘溫外，也不忘科學事實和自由價值至上的科普雜誌。

前言：美國密蘇里州於 2022 年 11 月 8 日，投票通過修正案，使該州成為第 21 個合法化娛樂性大麻的州。此案在 12 月生效後，成人便能以非醫療目的購買並使用大麻。^[1]然而，此前該州的醫師已經注意到，全國各地逐漸開放的管制，令當地非法呼麻而送醫的青少年人數攀升。^[2]以下是他們在 2020 年《急診臨床實踐與病例》（Clinical Practice and Cases in Emergency Medicine）期刊上，分享的案例。

大麻成份 THC 與 CBD 的差別

人不輕狂枉少年，勇於冒險是天性。多數的大麻慣用者，從青春期首度嘗試，逐漸培養成習。偏偏此時為腦部發育的關鍵，脆弱又容易受外因塑造。^[3]這裡兩名分別個案的主角：16 歲的男性和 17 歲的女性，都抽了加熱過的丁烷哈希什油（butane hash oil，簡稱BHO），其含有濃縮的娛樂性大麻有效成份──四氫大麻酚（tetrahydrocannabinol，縮寫 THC）。^[2]同樣是大麻萃取物，醫療用的大麻二酚（cannabidiol，即CBD）能嘉惠腦缺血、阿茲海默症和多發性硬化症等疾病的患者；^[4]THC 卻具備心毒性與神經毒性，^[2]並對腦部有諸多與 CBD 完全相反的影響。^[5]

大麻和血清素症候群

果不其然，這兩個案例均是呼完麻，不久便出事了。二人抵達醫院時的情形略有差異，不過尿液檢測都驗出 THC，且呈現某些與血清素症候群（serotonin syndrome）雷同的症狀，例如：躁動、顫抖、瞳孔放大、心跳過速、血壓偏高、肌肉僵硬、疑似癲癇、精神狀態異常、意識不完全清醒，以及雙腳陣攣等。^[2]最後一項是指個案少女的深層肌腱在受到刺激時，^[2]出現規律性震盪（如下方影片），意味著中樞神經系統異常。^[6]血清素症候群的發生，通常是因為多種藥物同時作用，使神經細胞製造出來的血清素，在腦部的濃度大增。^[7]

根據少女的病歷，她平時每天服用抗憂鬱的舍曲林（sertraline），^[2]一種選擇性血清素再回收抑制劑（selective serotonin reuptake inhibitors，簡稱 SSRI）。^[7]難怪當高濃度的 THC 活化了血清素受器，也抑制血清素的再吸收，她的病情明顯比少男嚴重。^[2]

世界上許多國家和地區，陸續合法化或除罪化醫療或娛樂用大麻；人們對它的態度，亦是愈來愈開放。^[4]這些法令的年齡限制，能保護未成年族群嗎？血清素症候群嚴峻起來足以致命，^[7]所幸案例中的兩人並未展現全部病徵，而且病情還算可控。少男於急診室待了 6 小時便返家；少女則在兒童加護病房過夜後出院。後者要離開時，才坦言自己入院前 30 分鐘呼過麻。雖然她就是不說，醫療人員看驗尿的結果也早知道了，但能誠實面對問題總是好事。比較遺憾的是，隔天晚上她又重蹈覆轍，再次就醫。^[2]

以大麻取代鴉片類毒品？

儘管 THC 對健康有諸多壞處，有些人仍視它為會成癮的物質中，相較無害的選擇。2021 年《毒品、成癮暨健康新興潮流》（Emerging Trends in Drugs, Addictions, and Health）的研究，訪問14 至 22 歲的 18 名男性與 8 名女性，是否覺得 THC 有助他們戒斷鴉片類毒品。^[8]一般常見的鴉片類化合物，包括：羥考酮（oxycodone）、氫可酮（hydrocodone）、吩坦尼（fentanyl）、曲馬多（tramadol）和海洛因（heroin）等。^[9]該論文未提及受訪者個別依賴的種類，反正結果相當一致：他們都想靠抽大麻所達到的精神狀態，緩解原本的癮頭；哪曉得到頭來徒增渴望，一點幫助也沒有。^[8]

大麻對年輕人的影響

本文前言提到密蘇里州的醫師，目睹當地因呼麻送醫的未成年病患人數，隨著其他各州法令的開放而增長。他們因此在期刊裡強調，急診醫療人員遇到狀似血清素症候群患者時，務必把 THC 中毒的可能列入考量。^[2]2020 年《BMC 公共衛生》（BMC Public Health）的分析，也指出美國青少年與年輕成人的大麻使用人口比例，自 1950 年代起，明顯隨著政府政策變化（見下圖）。^[10]只是反駁此種論調的學者也不少，比方說《BMJ Open》、《PLOS ONE》和《JAMA Network Open》的研究，儘管有的語帶保留，覺得娛樂性大麻開放後的趨勢有待長期觀察，他們基本上都不認為青少年會受到政策影響。^[11-13]

另一方面，吸食大麻不僅會產生各種暫時性的症狀，2020 年的《精神病學前沿》（Frontiers in Psychiatry）的文獻回顧更指出，對腦部發育尚未完全的個體，會提高罹患精神疾病的機率，並造成永久性的神經認知傷害。^[3]所以無論法律和社會風氣是否推波助瀾，都要小心防範未成年者接觸大麻。

1. Cunningham M. (09 NOV 2022) ‘FAQ: What happens now that Missouri legalized recreational marijuana?’. U.S. National Public Radio.
2. Baltz JW, Le LT. (2020) ‘Serotonin Syndrome versus Cannabis Toxicity in the Emergency Department’. Clinical Practice Cases in Emergency Medicine, 4 (2): 171 – 173.
3. Blest-Hopley G, Colizzi M, Giampietro V, Bhattacharyya S. (2020) ‘Is the Adolescent Brain at Greater Vulnerability to the Effects of Cannabis? A Narrative Review of the Evidence’. Frontiers in Psychiatry, 11: 859.
4. Testai FD, Gorelick PB, Aparicio HJ, et al. (2022) ‘Use of Marijuana: Effect on Brain Health: A Scientific Statement From the American Heart Association’. Stroke, 53 (4): e176-e187.
5. Batalla A, Bos J, Postma A, et al. (2021) ‘The Impact of Cannabidiol on Human Brain Function: A Systematic Review’. Frontiers in Pharmacology, 11: 618184.
6. Zimmerman B, Hubbard JB. ‘Clonus’. (08 AUG 2022) In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
7. Heller JL, Zieve D, et al. (28 MAR 2020) ‘Serotonin syndrome’. Medline Plus.
8. Jaffe SL. (2021) ‘Case Reports on the Failure of Smoking Marijuana to Prevent Relapse to Use of Opiates in Adolescents/Young Adults With Opiate Use Disorder’. Emerging Trends in Drugs, Addictions, and Health, 1, 100011.
9. ‘Safe Opioid Use’. (28 AUG 2018) Medline Plus.
10. Yu B, Chen X, Chen X, et al. (2020) ‘Marijuana legalization and historical trends in marijuana use among US residents aged 12–25: results from the 1979–2016 National Survey on drug use and health’. BMC Public Health, 20, 156.
11. Melchior M, Nakamura A, Bolze C, et al. (2019) ‘Does liberalisation of cannabis policy influence levels of use in adolescents and young adults? A systematic review and meta-analysis’. BMJ Open, 9: e025880.
12. Anderson DM, Rees DI, Sabia JJ, et al. (2021) ‘Association of Marijuana Legalization With Marijuana Use Among US High School Students, 1993-2019’. JAMA Network Open, 4 (9): e2124638.
13. Montgomery BW, Roberts MH, Margerison CE, et al. (2022) ‘Estimating the effects of legalizing recreational cannabis on newly incident cannabis use’. PLOS ONE, 17 (7): e0271720.