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科學議題該如何突破同溫層?——《物理雙月刊》

物理雙月刊_96
・2017/07/31 ・2328字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 584 ・九年級

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  • 編譯/常雲惠

近年來,世界各地的政治格局發生了許多變化,民粹主義抬頭,施政者短視近利的作法,在在使得以往那種尊重專業知識的價值,以及依循證據而擬定政策的作法遭到貶抑。此外,在個人的生活中,各式各樣的訊息,不論正確與否,都能在網路上的社交圈裡快速傳播,加上所謂的「同溫層」或「迴聲室效應」(echo-chamber effect),因此由「志同道合」的個體所組成的社群,在觀點的交流與資訊的流通上,很容易與外界隔絕;近來讓人吃驚的幾則新聞,如川普的勝選或是英國脫歐公投,都與這類社交圈的封閉特質有關。

另一方面,在社交媒體中,意見相左的個人,在意見的表達上,很容易由辯論轉為爭論,甚至淪為筆戰與謾罵。這樣的結果不僅阻礙了有意義的討論,也讓其他人無法加入討論。

圖/domeckopol @ pixabay

此外,愈來愈普遍的民粹主義、虛假平衡(false balance)、否認科學(science denial)、虛構的新聞(fictional news)等,在在都讓我們有理由擔憂,這是由於一般大眾對科學的認知不足所造成的。由於我們的政治、商業與媒體等階層,在科學素養上的欠缺,於是,毫無意外地,那些由科學家根據事實而做出細膩周延的建議,便經常被這些雜音所掩蓋。因此,我們不難理解,近來希望學者們走出象牙塔,轉向行動主義,增加與公民互動的呼籲,愈來愈高的理由。

然而,光是鼓勵或呼籲研究人員去參與他們「同溫層」外的活動,是否就已經足夠了?若是不夠,那麼還有甚麼是我們可以做的呢?

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有多少位議員是具有STEM背景的博士?

今年(2017)一月號的《自然-微生物》(Nature Microbiology)社論,提出一個可能的做法,就是動員那些已經接受過高階科學訓練,卻又不特別想從事純科學或工業研究的博士生或是博士後研究員,走進入全然不同的領域,打造全新的職涯。

具有科學、技術、工程與數學(STEM)背景的博士,在從事研發與生產的高科技產業,以及專職科技產業分析的商業界,對於博士一直有著高度的評價。這當然是由於,在整個博士的養成過程中,博士生透過研究計畫而學到的管理經驗,以及符合業界需求的各項專業技術與分析技能等。然而,在這些領域之外,例如政府機關、財務、法律、經濟、教育以及傳媒等這些足以在根本上影響到我們整個社會的機關團體,是怎樣的情況呢?

在英國,2015 年大選之後入閣的六百五十名議員當中,只有一名是 STEM 的博士;美國的參議員在這方面的博士則是從缺,而其眾議院的五百三十五名代表當中,也只有二位 STEM 博士而已。甚至世界前百大企業的執行長當中,也只有三位具有博士學位。這絕對是個令人失望的數字。然而,與其絕望地認為高深的科學訓練並未得到應有的重視與價值,不如將此視作一項挑戰,一處我們能夠加以建設的基石。

圖/jdn2001cn0 @ pixabay

想要散播科學的種子,或許應該思考如何協助博士生與博士後研究人員轉戰到其它領域,提供他們學習與進修跨領域所需要的技巧與經驗。許多進行科學研究的機構與大學,同時也有提供許多廣泛領域的課程,例如經濟學,政治學,商業管理,市場營銷與創意寫作等。對於希望轉換跑道的準博士們,這些課程正是最好的機會,可以協助他們習得新領域所要求的語言、知識及技巧,做好準備,迎接挑戰。尚未提供類似管道的學術機構,或許可以思考應如何建立制度,以幫助那些決定轉換跑道的博士生,在畢業之前有機會選擇以免費或是學費優惠的方式,用一或二個學期的時間去接觸其它學門。

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去接觸科學吧!科學家也要更關心社會

另一方面,也應該鼓勵非科學或工程領域的學生,花一些時間進入研究實驗室,接觸基礎科學,並增進在科學方法與嚴謹分析方面的知識與技能。運用我們大學院校的集體專長,以這樣的方式準備我們的博士生是個長期投資。一旦成功建立起人才流通的的渠道,這一代具備科研素養的研究人員便能順利的進入各個領域,進而在各個崗位上發揮的影響力,這將是這項投資的最佳報酬。

圖/ mhiguera @ flickr

該社論中並鼓勵科學家盡一切所能,廣泛地參與公眾事務,分享所思所得。也呼籲留在行內耕耘的科學家支持那些轉戰其他領域的同事,不要把他們當作失敗者。因為這年頭,對於大量湧入研究所就讀的碩博士而言,成為大學教授,只是另一種職涯上的選擇。該社論中更強調,如果你正好是這種汲汲於這個目標的博士生,也希望鼓勵你拓寬視野,在科研人員常會選擇的傳統行業之外,尋找另外的發展機會。在商業、媒體、金融或政府單位任職,不論是任何領域,其實都與跟從事科研工作一樣,都能獲得智性與金錢上的報酬。

文中也提醒那些受科研訓練之後轉戰其他領域的人員,切莫忘記受過的訓練,因為那是在未來所扮演的角色中,讓你能夠與眾不同、脫穎而出的重要特質,因此要時刻不忘過去對科學的理解與所受過的訓練。

想像在未來的選舉時,我們的候選人名單中包括前神經科學家、前粒子物理學家或者是化學家等。想像出現在晚間新聞裡的主播,之前是個微生物學家,頭條新聞不是最近發生的名人軼事,而是針對一個艱深的議題,在尋求真正專家的建議。想像一名工業界的首腦,曾經是某實驗室的主管,或是廣告公司的主管,不是以帥哥美女的方式,而是以科學的內涵來廣告某個商品。如果這也是你所希望的世界,請讓我們一起來為它催生!

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出處來源:『Sowing the seeds of science』


本文摘自《物理雙月刊》39 卷 6 月號 ,更多文章請見物理雙月刊網站

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物理雙月刊_96
54 篇文章 ・ 16 位粉絲
《物理雙月刊》為中華民國物理學會旗下之免費物理科普電子雜誌。透過國內物理各領域專家、學者的筆,為我們的讀者帶來許多有趣、重要以及貼近生活的物理知識,並帶領讀者一探這些物理知識的來龍去脈。透過文字、圖片、影片的呈現帶領讀者走進物理的世界,探尋物理之美。《物理雙月刊》努力的首要目標為吸引台灣群眾的閱讀興趣,進而邁向國際化,成為華人世界中重要的物理科普雜誌。

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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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2024 臺灣科普環島列車啟程 催生科學傳播新力量
PanSci_96
・2024/10/21 ・915字 ・閱讀時間約 1 分鐘

「2024 臺灣科普環島列車」今(21)日自臺北火車站啟程,沿著西部幹線南下,將於 10 月 21 日至 26 日搭載全臺 202 所國小學生,展開 6 天的科普環島之旅。前副總統陳建仁、國科會主委吳誠文、數位發展部部長黃彥男、交通部臺灣鐵路公司副總經理賴興隆,美、荷、法、德、英國等駐臺代表、9 家車廂參與單位代表及師生們均蒞臨開幕式。

高中生成為科學傳播新力量 助力全臺科普教育

吳主委表示,自 2016 年以來,已連續 9 年舉辦科普環島列車活動,持續推動科學教育。今年活動規模擴大,火車將在 6 天內行經 17 個縣市、32 個站點,提供超過 300 項科學實驗,讓全臺學童能從小接觸科學。

更值得一提的是,近年來國科會積極邀請全臺高中學生,透過科學培訓後上車擔任「車廂關主」,帶領國小學童玩科普;高中生們由「知識接收者」轉為「科學傳播者」的角色,不僅加深其擔任小老師的使命感,也提升科學傳播、知識轉譯及組織規劃能力。

今年有 391 位來自全臺 18 所高中的學生參與培訓,其中 162 位為女學生,突破科技領域的性別刻板印象,展現女性在科學界的力量。這些科普小老師們將於 10 月 21 日至 26 日帶著全臺各縣市、鄉鎮國小學童學習更多有趣的科學實驗,為科普教育展開多面向的正循環。

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2024 年的科普環島列車很不一樣! 全民一起上列車、長知識

「2024 年臺灣科普環島列車」停靠站點及時刻表

今年臺灣科普環島列車首度開放全民上車體驗,活動開放報名迅速額滿,共有360位民眾參加,8節車廂搭載不同科技主題的特色實驗,包含今年最發燒的 AI 人工智慧、半導體、衛星通訊、以及與我們生活息息相關的隔震減震知識,都設計在車廂的科學實驗活動中,讓參與活動的學生、民眾能獲得最新最熱的科技知識。各車廂活動由台灣默克集團、友達永續基金會、瑞健醫療、ASM 台灣先藝科技、國家地震工程研究中心、數位發展部、緯創資通、聯華電子科技文教基金會和上銀科技等單位規劃設計。

國科會特別感謝各參與單位的支持與合作,讓此次活動更豐富多元。科普列車活動期間,在全國各地火車站及周邊地區也同時舉辦科學市集,歡迎各地民眾經過火車站時不要錯過難得的科學體驗機會!

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PanSci_96
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量子科技即將走入生活?最有趣的科學知識傳播 QuBear 量子熊,來了!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/07/10 ・676字 ・閱讀時間約 1 分鐘

不知從什麼時候,「量子」取代了磁場、奈米,成了時興的名詞。特別是把量子與資訊兜在一起,無論是在科學或是科技上,都深具潛力。或許有一天,我們將打開以量子位元建構的量子電腦,透過量子演算法進行各種計算,並把資訊用量子傳輸的方式傳遞出去。

這樣的日子可能真的不遠了。

為了因應量子科技時代的來臨,行政院在 2022 年 3 月宣布成立「量子國家隊」,由 17 個產學研團隊組成,包含了通用量子電腦硬體技術、光量子技術、量子軟體技術與應用開發這三大領域。

「量子熊 QuBear」身為量子國家隊的推廣擔當,針對年輕世代學子,激發量子科學與科技的興趣與瞭解,將全力推動 Quantum PAY,以三大多元管道「Podcast、 Article、YouTube」進行知識傳播,內容類型含括播客、文章跟影音短片。量子熊 QuBear 除了打造線上平台,更製作多個 quantum PAY 學習模組,努力朝著建立量子熊的微學習平台,以及建構長遠的科學知識傳播生態圈的目標前進。

最後,你或許會好奇,量子熊的名字是怎麼來的?

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量子電腦的核心技術是量子位元 (qubit)。英文發音快一點,就跟 QuBear 有點相似,於是就裝個可愛,叫做量子熊啦!

記得看到量子熊時,幫忙按讚、訂閱,還有~開啟小鈴鐺~https://www.youtube.com/channel/UCkWM3vYaCd_VoPHQ1hrUdzA

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