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你在地球跳 0.5 公尺高,在 67P 彗星上會跳多高呢?—《丈量宇宙》

azothbooks_96
・2016/10/14 ・534字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 555 ・八年級

假定你在地球上能跳 0.5 公尺高,那麼你在月球、木星或某顆小行星上,各能跳得多高?成績取決於天體質量和大小。若是太小太輕的天體,恐怕你就永遠回不來了。

(點擊看大圖)在地球跳 0.5 公尺高,相對於在各天體跳高之高度一覽。/圖《丈量宇宙》
(點擊看大圖)在地球跳 0.5 公尺高,相對於在各天體跳高之高度一覽。/圖《丈量宇宙

在地球上跳高 0.5 公尺,相對等於:

木星上的 0.2 公尺

火星上的 1.52 公尺

月球上的 3 公尺

司琴星上的 520.38 公尺

火衛一上的 845.11 公尺

而要是在丘留莫夫-格拉西緬科彗星(67P/C-G,也就是羅賽塔和菲萊造訪的那一顆彗星上,以地球 0.5 公尺的力道一跳:

就再也回不來了。


《丈量宇宙》書封。

 

 

本文摘自《丈量宇宙:INFOGRAPHIC!一眼秒懂全宇宙!100 幅視覺資訊圖表,穿梭 140 億年星際太空》,漫遊者文化出版。

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漫遊也許有原因,卻沒有目的。 漫遊者的原因就是自由。文學、人文、藝術、商業、學習、生活雜學,以及問題解決的實用學,這些都是「漫遊者」的範疇,「漫遊者」希望在其中找到未來的閱讀形式,尋找新的面貌,為出版文化找尋新風景。

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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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比人還早上太空的是牠們!—《丈量宇宙》
azothbooks_96
・2016/10/12 ・874字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 504 ・六年級

人類並不是唯一冒險上太空的物種,甚至連第一個都不是。

第一次有紀錄的太空飛行是在 1947 年進行。當時的先驅太空生物是果蠅,而且牠們還活著回來了。到了 1949 年,頭一批太空猴也尾隨升空,不過直到 1959 年,艾伯兒(Able)和蓓克(Baker)才成為第一批從太空飛行生還的猴子。

猴子 Baker 在 1959 年乘著 Jupiter IRBM 登上太空。圖/wiki
猴子 Baker 在 1959 年乘著 Jupiter IRBM 登上太空。圖/wiki

第一批熬過真正太空飛行情境的哺乳動物是 1951 年升空的小鼠。緊接其後是,牠們在 1951 年成功上了太空,接著在 1957 年完成第一趟繞軌飛行。1961 年 3 月,一群小鼠(加上青蛙、天竺鼠和昆蟲)領先人類數週,成為第一批成功繞行地球軌道的動物。

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1968 年 9 月,阿波羅 8 號升空前三個月,探測器 5 號頭一次搭載地球生靈繞月飛行並平安返回地球。船員包括一隻陸龜、一些酪蠅黃粉蟲

(點擊看大圖)地球物種進入太空大事紀。圖/《丈量宇宙》
(點擊看大圖)地球物種進入太空大事記。圖/《丈量宇宙》

地球物種進入太空大事記:

第一個上太空:果蠅(1947)

第一次完成繞地軌道航行:狗(1957)

第一批在太空生殖:水母(1991),約兩千四百隻升空,六萬隻返航。

第一批進入繞月軌道:陸龜、酪蠅、黃粉蟲(1968)

第一個登入月球:人類(1968)

人類的太空大事記:

1961-登上太空並完成繞地軌道飛行。

1968-進入繞月軌道並且登入月球。

在哺乳類之外:

1985-蠑螈成為第一個登上太空的兩棲類動物。

1994-加拿大底鱂成為第一種進行太空生殖的魚類。

2007-蟑螂在水母之後成為第二種在太空生殖的無脊椎動物。

2013-完成繞地飛行的守宮是第二種登上太空的爬蟲類。


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本文摘自《丈量宇宙:INFOGRAPHIC!一眼秒懂全宇宙!100 幅視覺資訊圖表,穿梭 140 億年星際太空》,漫遊者文化出版。

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人類的太空飛行紀錄—《丈量宇宙》
azothbooks_96
・2016/10/10 ・1675字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 544 ・八年級

圖/PEXEL
圖/PEXEL

人類第一次上太空(定義:抵達地表上空一百公里處)由蘇聯太空人尤里.加加林(Yuri Gagarin)在 1961 年實現。隨後第一位女性在 1963 年升空──蘇聯的范倫蒂娜.泰勒斯可娃(Valentina Tereshkova)。阿波羅時代登上太空的人數還完全稱不上高峰,到了和平號太空站與太空梭計畫時期,這個數字在 1980 和 1990 年代仍然逐步攀升。自從 2000 年 10 月 31 日起,人類就持續待在太空,棲身永久有人值班的國際太空站。

考量上太空要面臨的凶險,至今相關死亡案例所幸仍屬少數。1967 年,弗拉基米爾.科馬洛夫(Vladimir Komarov,蘇聯)重返時因降落傘故障墜地身亡。格奧爾基.多布羅沃爾斯基(Georgi Dobrovolski,蘇聯)、維克托.帕察耶夫(Viktor Patsayev,蘇聯)和弗拉季斯拉夫.沃爾科夫(Vladislav Volkov,蘇聯)都在 1971 年喪生,事發之前,他們才剛脫離禮炮 1 號太空站,準備返回地球。挑戰者號太空梭在 1986 年發射時爆炸,罹難組員包括:格雷格.賈維斯(Greg Jarvis,美國)、克麗斯塔.麥考利芙(Christa McAuliffe,美國)、羅納德.麥克內爾(Ronald McNair,美國)、鬼塚承次(Ellison Onizuka,美國)、茱蒂絲.雷斯尼克(Judith Resnik,美國)、邁克爾.史密斯(Michael Smith,美國)和迪克.斯科比(Dick Scobee,美國)。

2003 年,哥倫比亞號太空梭重返時由於隔熱磚受損解體失事,罹難組員包括:邁克爾.安德森(Michael Anderson,美國)、大衛.布朗(David Brown,美國)、卡爾帕娜.喬拉(Kalpana Chawla,美國)、勞蕾爾.克拉克(Laurel Clark,美國)、里克.哈斯班(Rick Husband,美國)、威廉.麥庫爾(William McCool,美國)和伊蘭.拉蒙(Ilan Ramon,以色列)。兩起太空梭事故都導致人類中斷太空飛行,投入調查起因。

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(點擊看大圖,後文有分解小圖)人類的太空飛行。圖/漫遊者文化提供
(點擊看大圖,後文有分解小圖)人類的太空飛行。圖/漫遊者文化提供

  • 以下圖片:綠色表示女性太空人(年份左側)、橘色表示男性太空人(年份右側)、黑色表示執行任務死亡的太空人;姓名、國籍|首開先例依國別註記。

1961~1980 年

1961 年人類首度登上太空

1963 年第一位女性太空人進入太空

1967 年首位太空人在執行任務過程身亡

1969 年美國阿波羅 11 號載著阿姆斯壯(Neil Armstrong)登月

1973 年太空實驗室啟用,直到 1979 年停用

(點擊看大圖)1961~1980 年宇航員到太空旅行的紀錄。圖/《丈量宇宙》
(點擊看大圖)1961~1980 年太空人到太空旅行的紀錄。圖/《丈量宇宙

1981 ~ 2000 年

1986 年挑戰者號發射時爆炸;和平號太空站啟用(至 2001 年停用,墜入地球大氣層)

1988 年國際太空站啟用

(點擊看大圖)1981~2000 年宇航員到太空旅行的紀錄。圖/《丈量宇宙》
(點擊看大圖)1981~2000 年太空人到太空旅行的紀錄。圖/《丈量宇宙

2001~2014 年

2003 年哥倫比亞號災難;楊利瑋成為中國首位登上太空的太空人

2012 年劉洋成為中國首位登上太空的女太空人

(點擊看大圖)2001~2014年宇航員到太空旅行的紀錄。圖/《丈量宇宙》
(點擊看大圖)2001~2014年太空人到太空旅行的紀錄。圖/《丈量宇宙

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《丈量宇宙》書封。

 

本篇圖文摘自《丈量宇宙:INFOGRAPHIC!一眼秒懂全宇宙!100幅視覺資訊圖表,穿梭140億年星際太空》,由漫遊者文化出版。

泛科學 2016 年 10 月選書。

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你在地球跳 0.5 公尺高,在 67P 彗星上會跳多高呢?—《丈量宇宙》
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・2016/10/14 ・534字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 555 ・八年級

假定你在地球上能跳 0.5 公尺高,那麼你在月球、木星或某顆小行星上,各能跳得多高?成績取決於天體質量和大小。若是太小太輕的天體,恐怕你就永遠回不來了。

(點擊看大圖)在地球跳 0.5 公尺高,相對於在各天體跳高之高度一覽。/圖《丈量宇宙》
(點擊看大圖)在地球跳 0.5 公尺高,相對於在各天體跳高之高度一覽。/圖《丈量宇宙

在地球上跳高 0.5 公尺,相對等於:

木星上的 0.2 公尺

火星上的 1.52 公尺

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