為什麼保險套這種舊避孕科技，至今還沒有被取代？—《老科技的全球史》

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

每天煩惱三餐要吃什麽、出門要怎麽穿、回家後有沒有舒適的被窩可以鑽，應該是我們大部分人的日常。然而，在社會的某些角落，「貧窮」卻可能讓人連基本生理需求都難以滿足。

要消除貧窮，免不了增加資源消耗，但全球暖化危機當前，人類又不得不展開節能減碳的行動。面對「對抗貧窮和調適氣候變遷，兩者是否相互衝突」的疑問，科學家們提出了一個直指核心的問題：我們需要多少能量，才能讓所有人過上體面的生活？

打造放諸四海皆準的人類基本福祉指標！

為了解答這個大哉問，來自國際應用系統分析研究所（IIASA）的研究者們，提出了一個新的指標——「體面生活標準」（Decent Living Standards，DLS ）。它源自於基本人權與公平正義的普世理念，定義為任何人都應享有的一系列基礎物質與社會滿足要件；不論你出身何處、對好的生活有何想法，或擁有什麽訴求。

這些基礎條件，可以分為五大面向：營養（Nutrient）、庇護所（Shelter）、健康（Health）、社會互動（Socialization）及可移動性（Mobility）。在食衣住行方面，除了三餐溫飽及空間大小充裕的住處外，DLS 更貼心地考慮生活的細緻之處，例如乾淨的衛浴、可以烹飪、保存食物的基礎家電，以及高緯度地區在冬、夏兩季不可或缺的溫控設備等等。DLS 也不止步於基本物質需求，更涵括一個健全生活的人應享有的醫療服務、義務教育，使用基本通訊和交通設施，以及進行社交聯繫和政治參與的權利。

逐項列出統一化的 DLS 各面向的要求後，研究者們會根據不同國情，例如氣候、都市化程度、文化及科技經濟結構的程度，去計算各國達成這些基準的閾值能量。除了國與國的差異，在計算上，也會納入在地的城鄉差距。

舉例來説，訂定了擁有足夠空間和熱舒適的房屋通用標準後，研究者會把它換算成各地所用的不同建材，及建設與維持各類民生服務的基礎設施（如水電廠、運輸系統等）所需耗費的能量。有了 DLS 的理想標竿值，再與每個國家目前用於實現 DLS 的能源進行比較，就可估算出填補 DLS 缺口所需的能源需求。

為什麼要以「能量」衡量生活標準？

過去，我們總是以滿足生活標準的最低收入，來制定貧窮線的水平。但 DLS 作為最低限度理想生活的基準，採用的是計算能源消耗量（energy consumption）常用的單位，即千兆焦耳（Gigajoule，GJ）或十萬億焦耳（Exajoule，EJ）。一般國家的能源消耗量，都與基礎建設有關，大部分來自化學燃料的燃燒，以及水力發電、核電、風力發電、太陽能發電等。

值得注意的是，DLS 分析結果顯示，無法過上體面生活的人，數量遠比處在貧窮線底下的人來得多！這說明：現有衡量貧富的指標，跟實際情況是脫節的。以金錢收入作為生活水平的衡量單位，是預設個人能透過消費，去換取相應的生活品質。但現實中，有一大部分的人，即使收入高於貧窮門檻，現今社會所投入建設的能源，卻未必足以讓他們過上體面的生活。

因此比起以金錢為單位，DLS 由下而上（bottom-up）去推算建設和維持基本物質需求所耗費能量的模式，也許更適合作為反映人類生活品質的指標。以消耗能量為單位的 DLS 不只有物質條件，也納入社會層面的需求，因此可以為政策制定者在思考資源規劃時，提供更直接、全面的參考。

世界並不公平，尤其在所需耗費的能量上

搭配各國戶口統計調查、世界銀行（World Bank）發展指標等數據，研究者推算出世界各國在不同面向上與 DLS 的差距。結果顯示，北半球的北美與歐洲，大部分人民都過著與 DLS 相距不遠的生活。然而，南方卻呈現截然不同的境況。

在撒哈拉以南的非洲國家，有超過 60% 的人口在居家、溫控、衛浴與飲用水設施上，都相當匱乏。部分南亞與太平洋地區也面臨類似困境，尤其缺少乾淨的保暖與烹飪設施。這與他們使用的傳統生質能源帶來的不良健康影響有關。此外，部分亞洲、中東、拉丁美洲地區，也存在不便取得飲用水和保暖設施等等的缺口。

那麽，要投入資源做新建設，弭平當今與未來人口與 DLS 之間的距離，我們還需要多少能量呢？研究者設定情境估算，在 2040 年前，我們總共需要 290 EJ 的累積能量——大概是如今全世界每年所消耗能量的四分之三！是的，當今世界平均所消耗的能量，其實早已超過滿足每個人 DLS 的額度。在提升生活標準的耗能中，有大半會是拿來打造適宜的居所，四分之一用以建設以公共交通為主的交通設施，而改善健康營養所需的能量，會比推動社會互動來得少。

如果我們能成功在 2040 年時，讓所有人都達到 DLS，那在 2050 年時達到體面生活，最終需要年均 156 EJ 的能量，其中 108 EJ 會是供南方世界所用。到時候，人類生活的耗能大抵都會用在移動、通勤上，其次是維持健康及居住品質，而投入在維持社會互動所需的能量所占比例最低。

另一個研究的重要發現是，由於各地的氣候、文化和交通管道不同，即使在同一套 DLS 下，有些地區就是會比其他地區耗費更多能量，才能達到相同的基準，這個能量差異甚至可達 4 倍！例如，高緯度國家會需要耗費更多能量，來維持相同舒適的室内溫度；同樣的通勤距離，公共交通覆蓋率高的國家不需太多能量就能完成，但在個人擁車率高的地區，就會產生更多耗能。

結論：消除貧窮與對抗氣候變遷不衝突

總體而言，DLS 的研究結果，在貧富懸殊與氣候正義議題上提供了新的視野，告訴我們：投入消除貧窮的能量，並不會對調適氣候變遷的行動產生威脅。現今人類社會所產生的能量，其實大都挹注在讓原本就充裕的生活更好，而非幫助仍在體面生活基準下的人。因此，各國如何在經濟成長與耗能規劃上取捨，找出更公正、有效率的資源重分配方式，才是關鍵解決之道。

參考資料

1. Decent living gaps and energy needs around the world
2. Decent Living Standards: Material Prerequisites for Human Wellbeing
3. Energy requirements for decent living in India, Brazil and South Africa
4. 让全球老百姓过上体面生活不会拖累气候减排目标
5. How much energy do we need to achieve a decent life for all?
6. 維基百科：貧窮門檻

瘟疫大流行的發生——抗原突變

瘟疫大流行只有當血凝素和神經氨酸突觸兩者之一，或是同時，發生重大改變時發生。當全新的基因組合代替舊基因時，新抗原的形狀會和舊抗原有相當大差異。這叫作「抗原突變」 (antigen shift) 。

再用足球員的球衣來比喻，抗原突變相當於球員把綠衣白褲換成橘衣黑褲。抗原突變發生時，免疫系統根本不能辨認新抗原。全世界極少有人具有對抗這種抗原的抗體，所以病毒可以用爆炸性的速度橫掃人類社會。

血凝素有十五種基本型，神經氨酸有九種，它們有不同的組合方式，加上一些亞型。病毒學家用這些抗原組合來區分研究中的特定病毒，例如 H1N1 病毒是一九一八年流行的病毒，現在仍存在豬隻身上。H3N2 則是今天在人類身上流行的病毒。

病毒突變是怎麼回事？基因怎麼重組？

病毒突變是當一向只感染鳥類的病毒轉而直接或間接攻擊人類時發生。自一九九七年起，H5N1 和 H7N9 兩種禽類病毒直接感染了兩千三百人，超過一千人死亡，宛如另一場類似一九一八年的大流行。

鳥類和人類的唾液酸受體不同，所以能和鳥類細胞受體結合的病毒通常不會和人類細胞結合，也就不會感染人類。香港十八個被感染的人可能是暴露在大量病毒之下，這些病毒突變群裡可能含有能與人類受體結合的突變種，而大量接觸的情況下使得變種病毒得以在人體內建立據點而發病。幸虧這些病毒並沒有演化為人類病毒，那次所有的患者都是直接被家禽傳染的。

動物病毒跳上人體之後，只要一點簡單的突變就可以轉變成人類病毒。這過程也可以間接發生，因為感冒病毒最後一個不凡的特性就是可以在物種之間適應轉移。

感冒病毒不僅突變快速，它的基因組成還是成段分開的。就是說它的基因組不像大多數有機體或其他病毒一樣沿著核酸串在一起，而是存在不連貫的 RNA 上。所以當兩種不同病毒侵入同一個細胞時，它們的基因組就很可能混合重組。

重組會讓一個病毒的基因和另一個混在一起，好比把兩種不同花色的撲克牌洗在一塊，然後出現一疊含有兩種花色的牌。這就產生一種全新的病毒，讓它有機會從一個物種跳到另一個物種上。

香港禽流感中，如果有個人同時感染兩種病毒，這兩種病毒就有機會重組它們的基因，產生能容易在人類流傳的新病毒品種，而致命的病毒就這樣變成人類病毒。

病毒也可以經由中介者間接變成適合的。有病毒學家提出，對病毒來說豬是最佳的仲介，因為豬細胞的唾液酸受體能同時與鳥類和人類的病毒結合。當鳥類病毒和人類病毒同時感染同一頭豬時，病毒重組就可能發生，全新的病毒便可能現身人間。

一九一八年時獸醫曾提到豬和其他動物發生流行性感冒；而今天的豬感冒病毒也是一九一八的感冒病毒的直系後代。但我們並不清楚人和豬之間究竟是誰先把感冒傳給誰的。

紐約西奈山醫學中心的彼得．巴利斯 (Peter Palese) 醫師是世界感冒病毒權威，認為病毒基因重組的理論^[1]可以解釋病原突變的現象：「⋯⋯另一個可能性是鳥類病毒和人類病毒同時感染肺部細胞，給了病毒升級的機會⋯⋯不管是豬肺或人肺，沒理由說這種混合不可能發生。沒有絕對證據說這兩個物種沒有共同的唾液酸受體，也不能保證鳥類的受體和人類真的不同。只要有一個胺基酸的突變，病毒就可以很容易找到另一個宿主。」

有些過去的瘟疫竟然是流行性感冒？

因為病原突變而造成的大規模瘟疫在人類交通還沒有像今天一樣繁忙之前就發生過了。大多數醫史學家從疾病傳播的速度和感染人數推斷，十五、十六世紀歷史上發生的幾次瘟疫都是流行性感冒，但還是有分歧的看法。一五一○年非洲傳來瘟疫肺炎「立刻狂掃歐洲，不放過每個家庭的每一個人。」

一五八○年又有一次疫病從亞洲傳來，到了非洲、歐洲，再到美洲。它的威力大得「六星期內折磨幾乎全歐每個國家，不到二十分之一的人得以倖免。」在西班牙有些城市「人口幾乎完全被滅絕。」

有些過去的瘟疫則無疑是流行性感冒。一六八八英國光榮革命那年，流感襲擊英國、愛爾蘭、新大陸的維吉尼亞州，這些地方記載著：「⋯⋯人們死去⋯⋯像在鼠疫中⋯⋯」五年之後，感冒又掃過歐洲：「各種狀況的人都被感染⋯⋯強健的人和衰弱的人一樣倒下⋯⋯不分老幼。」

一六九九年的麻州，科頓．馬瑟 (Cotton Mather) 寫道：「病魔幾乎侵入所有家庭，極少人逃過。在波士頓死亡特別多，而且有人死得很怪異。有些家庭全家生病，有些地方全鎮都病倒，真是個疾病的時代。」

歐洲在十八世紀至少被三次，可能多達六次瘟疫襲擊，十九世紀至少有四次。一八四七年和一八四八年這兩年倫敦死於感冒的人數超過一八三二年霍亂流行的時候。一八八九和一八九○年又一次世界性大流行，不過不如一九一八年猛烈。二十世紀有三次來襲，每次都是由抗原突變引起，不是血凝素就是神經氨酸，或是兩者同時大幅變化，或是其他基因組異動造成的緣故。

流行性感冒通常感染百分之十五到四十的人口。任何感冒病毒感染那麼多人，又造成相當比例的死亡率，的確是超乎想象的恐怖。近年來公共衛生當局發現至少兩起新病毒感染人類，而在它突變成為人類病毒之前就先作了防堵措施。一九九七年香港的禽流感在十八個病例中有六人死亡。

那次為了防止家禽病毒變成人類病毒，當局將香港所有的一百二十萬隻雞全部撲殺。不過這麼做還是沒有徹底消滅 H5N1 病毒，它仍留在家禽身上，而在二○○三年又感染兩個人，造成一人死亡。這種特殊病毒的疫苗已經研發出來，但是並沒有大量製造。

二○○三年春天當一種新的 H7N7 病毒在荷蘭、比利時、和德國的家禽農場出現時，造成更大規模的撲殺。那次病毒感染了八十三個人，其中一人死亡，並且傳染到豬隻身上。當局撲殺了將近三千萬隻家禽和一些豬。

到了二○○四年，從未真正消失的 H5N1 以復仇之姿再次回歸。它在五年內感染了全世界約四千人，並奪去其中約百分之六十的人性命。它造成、且很有可能再度造成另一場大流行。為了防堵這個病毒，估計共有上億隻家禽被撲殺，但世界各地仍出現地方性的疫情。

執行這種昂貴又恐怖屠殺的原因是為了不讓一九一八年的故事重演。這麼做是為了要防止病毒突變，荼毒人間。在此同時，二○○九年突如其來，從感染過鳥、豬及人類的病毒中基因重組的一種病毒，也造成了另一次大流行。

註解

1. 二○○一年澳大利亞科學家馬克．吉伯斯 (Mark Gibbs) 提出理論說，感冒病毒也可以自己重組基因，就是說把一段基因拿下來接到另一個基因上。好像把兩疊牌切碎，把碎牌隨便黏在一起，然後任意撿起五十二張新牌成為一套。這種重組在實驗室中曾經被證明，但大部分病毒學家還是對這種說法持疑。