鄭和下西洋｜科學史上的今天：10/2

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。

• 作者 / 張之傑

和平號上的活動有很大一部份是「自主企劃」，也就由乘客提出，經過審核，爭取到場地，就可以執行。在船上期間，我曾提出過三次自主企劃，題目依次是中國古代的造船與航海、我的西藏因緣、中國古代的天文。

第一次是六月二日申請的，也就是和平號離開聖米格爾島直趨紐約的第二天。經一位台灣船友介紹，這天上午十一點半到八樓阿古拉廳申請，這才知道自主企劃到底是怎麼一回事。

我有兩個在國家圖書館講過的演講，很適合提出申請：鄭和下西洋記事簿和達爾文小獵犬號環球之旅。無奈存放演講 ppt 的隨身碟沒帶出來，只好不做此想。前幾天那位台灣船友已申請到一個自主企劃，不禁又動了念頭。

我的筆電裡有世新「中國科技史」課程的 ppt，其中一講「中國古代的造船與航海」或許適合提出申請。那位台灣船友給我一份申請單，在阿古拉廳上完「一起與艾莉絲來保養身體」，留在原地等候。一起與艾莉絲來保養身體是日本團員艾莉絲的自主企劃項目，其實就是坐姿瑜珈。

這天申請的是六月五日的活動。十一點二十五分，一組工作人員將一面白板推到前方，寫著各個場地的開放時間。一位女工作人員撕下一條條黏力膠帶，貼在白板下緣，貼了一排。我近前觀看，巴伊亞廳下午有一個半小時，這個廳較為獨立，也較大，決定時間一到，就把寫好的申請單貼上去。十一點半，等候者紛紛把自己的申請單貼到自己希望的場地。申請單包含姓名、題目、房號、場地等。台灣籍的小玄在場做華語翻譯。

讓我吃驚的是，每天都義務上兩堂「日語咖啡」課的 E 將和艾莉絲，也坐在椅子上等候，等著貼申請單，原來她們也得天天申請啊！這樣的恆心毅力與熱心，不能不讓人敬佩。等所有申請者，不下三十人，都貼完了，發現巴伊亞廳貼有五張申請單，換句話說，每人大約只能分配到 25-30 分鐘。我決定不玩了。

台灣籍的小玄得知我不想玩了，問我，阿古拉廳十時至十一時零五分還沒人貼，願不願意移過去？這個廳是個開放空間，不是個好地方，就將就著吧。可是日本籍的工作人員說，要等一會兒，看看有沒有人爭取才能決定。結果等到十二點半才算定案，前後折騰了一個多小時！

六月五日（週三），上午十至十一時零五分，進行我的自主企劃「中國古代的造船和航海」。阿古拉廳坐滿，沒人中途離席。意外的是，Japan Grace 代表、老船長挾間俊也來了，他不懂華語，竟然從頭聽到底，大概是看文案和圖片吧。講完，一位香港人過來對我說，希望多了解些。有位大陸人拷去演講 ppt，又詢問我的書哪裡可以買到？整體來說，反應相當好。

中國不曾成為海權國家，但中國卻是造船大國，從可考的東晉到鄭和下西洋時期，造船一直領先世界各國。中國很早就能建造大船，法顯從斯里蘭卡回國所乘的船，「上可有兩百餘人，後繫一小舶，海行艱險，以備大船毀壞。」西方到了地理大發現時代，海船只能坐幾十人。哥倫布發現新大陸的三艘船，加起來只有九十人！

中國有多項造船與航海的重大發明，諸如指南針、尾軸舵、風帆利用、水密隔艙、槳輪船、船塢等。前三者地理大發現前即已傳到西方，論者咸認，如果沒有羅盤、尾軸舵和桅桿及風帆的改進，地理大發現不可能發生。

宋元時期，海上貿易興盛，元朝時阿拉伯旅行家伊本‧巴杜達從印度西岸的古里搭船到中國，在其遊記中說：往來印度洋的中國船分為三級，自三帆至十二帆不等，大的有船員千人，都有小船隨行。因此鄭和下西洋並非橫空出世，他是踏著宋元以來的航海成果和經驗完成的。

明永樂三年（1405）鄭和奉詔下西洋，先後共七次。西洋是指馬六甲海峽以西海域。下西洋船隊的船數約兩百至三百艘，出動人員約兩萬八千人。旗艦九桅十二帆，長度可能超過一百公尺，可載六、七百人，甚至千人。

鄭和下西洋是為了特殊目的所執行的航海活動。遙想十五世紀，鄭和及西方探險家先後進軍海洋，鄭和作了七場海上大秀，西方探險家的幾艘小船卻改變了世界政治版圖！

從明太祖起，就嚴禁人民出海。明成祖防範更嚴，甚至將原有的海船悉數改為平頭船，使其無法遠航。其後海禁愈來愈嚴。明世宗嘉靖四年（1525），下令焚燬海船，逮捕船員。嘉靖三十年（1551），嚴令海船出海，違者視同外國人，以間諜罪重處。

明代中葉，正值地理大發現的高潮，國際貿易興盛，外國人尤其喜歡中國的絲綢和瓷器。但明代實施海禁，於是一些膽子大、有冒險精神的沿海居民，包括一些不得志的知識份子，就冒著殺頭之罪從事走私活動。漸漸地，走梟結集成武裝海商集團，既然在中國不能立足，就依附日本藩主，雇用日本浪人當打手，明目張膽地到沿海港埠做生意，如遭到阻擋，就大肆劫掠，從海商變成海盜。

事實上明代中葉的倭寇以華人為主，首領都是華人。所謂「倭寇」，不過是官府對武裝海商集團的通稱。明代中葉，正是大航海時期，西方的商船大多亦商亦盜。中國平定倭寇，意味著失去了海洋。明清兩朝閉關自守，埋下國勢衰弱的種子。

分佈於太平洋、印度洋眾多島嶼的南島語族，源頭能追溯到台灣。目前的認知是，南島族群的祖先距今 4000 多年前離開台灣，移民到菲律賓，數百年後又持續南向。

要釐清陳年往事，由遺骸中取樣的古代 DNA 能帶來重要線索。最近關島的新發現指出，早在 3500 年前從菲律賓出發的人，曾經向東遠航 2300 公里之遙！^{[1, 2]}

密克羅尼西亞最初移民，3500年前

地理上，關島位於菲律賓東方 2300 公里處，屬於馬里亞納群島（Mariana Islands），更大範圍則被歸類為密克羅尼西亞。距今 4300 年前，關島出現比較明顯的環境變化，或許是由於人類登陸所致，不過無法確認。

能夠肯定的是，關島距今 3500 年前出現陶器，所以人類至少在這個時刻已經抵達。下一個關鍵時刻是距今約 1000 年前，考古上發生明顯的文化轉變。再來就是 500 年前，公元 1565 年起接觸到歐洲人後，悲劇性的近代殖民史。

新發表的古代 DNA 研究，能回答關島歷史的重要問題：最初的關島移民來自何方？經歷殖民荼毒以後，是否有血脈傳承至今？

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古代關島血脈，仍然傳承至今

新研究由關島的 Ritidian 遺址，取得距今約 2200 年的 2 個古代基因組；此一年代，算是人類抵達關島一帶的一千多年之後，文化明顯改變的一千多年之前。

樣本中殘留的 DNA 不是太多，無法拼湊出完整的基因組，不過仍然有分佈在基因組各處，幾十萬處遺傳變異可以用於分析。兩人遺傳上是「一度親戚關係」（例如母子），因此論文隨後的分析都將 2 人的 DNA 變異合在一起，視為一個樣本。

其中一位 RBC1 遺傳上看來是男生，Y 染色體單倍型為 O2a2；粒線體覆蓋率為 95.2。另一位 RBC2 是女生，沒有 Y 染色體，粒線體覆蓋率為 261.3，兩人的粒線體單倍型皆為 E2a。

關島原本的居民是查莫洛人（Chamorro）。現代關島的查莫洛族群有 65% 的粒線體為 E2a。另一方面，大洋洲的美拉尼西亞、玻里尼西亞，不論古代或現代人，卻幾乎沒有 E2a 存在。

由此推斷，儘管經歷至少兩次劇烈的文化轉變，關島族群在遺傳上仍保有相當的延續性。

兩千年前的關島人，仍是亞洲移民直系後裔

考慮整個基因組，倘若和現代的各地族群比較，2200 年前的關島人，和台灣原住民與菲律賓族群共享最多遺傳變異，展現明顯的南島淵源。

現代大洋洲的南島族群，遺傳上可以視為兩款祖源的合體；一款是所謂的「近大洋洲」，另一款則源自亞洲，能追溯到台灣。有趣的是，古代關島人完全沒有近大洋洲的祖源。

此一發現相當重要。南島族群離開台灣，移民菲律賓，又往東南方向前進，抵達澳洲東北方的俾斯麥群島（Bismarck Archipelago），距今 3300 多年前發展出「拉匹達文化（Lapita）」之際，當時的移民幾乎不存在近大洋洲血緣。但是隨後數百年，近大洋洲 DNA 便陸續出現在大洋洲各處。

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儘管也許有個體差異，不過暫時可以假設，2200 年前的關島尚未出現近大洋洲的血緣。也就是說，關島的居民直到那個時代，仍然是最初亞洲移民的直系後裔。

菲律賓、新幾內亞，關島移民的前一站是？

納入所有已知的古代與現代樣本一起分析，與古關島人共享最多遺傳變異的樣本，是二到三千年前間的拉匹達人（位於萬那杜與東加）；接著是距今 1800 年的古代菲律賓人，再來是現代菲律賓人和台灣原住民，以及澎湖的鎖港遺址，近 5000 年前的古人。

由 DNA 推論，2200 年前的關島人能追溯到菲律賓或印尼西部。再考慮地理和其他因素，菲律賓似乎機會最大；而新幾內亞一帶不太可能是前一站。

綜合語言、遺傳、地理等已知證據推論，南島族群在 4000 多年前由台灣前往菲律賓之後，又經過一段時間發展，有群人 3500 年前從菲律賓出發，向東航行，抵達關島所屬的馬里亞納群島。

與航向關島差不多的年代，菲律賓還有其他人向南移民，抵達現在的印尼、新幾內亞地區；當中有些人又繼續往東，前往俾斯麥群島、索羅門群島（Solomon Islands）；接著在 3000 年前左右，踏上所謂遠大洋洲的領域，登陸更東方的萬那杜（Vanuatu）。

古關島人曾經南向，參與大洋洲南島文化的形成？

為什麼遺傳上，古關島人和拉匹達人最接近呢？我想原因是，他們最近的共同祖先，能追溯到 3500 年前的菲律賓；後來菲律賓分別向東和向東南，兩個方向移民的直系後裔，各自形成 600 年後的拉匹達人，以及 1300 年後的古關島人。由於親戚關係很近，分家也還沒有經過太久，累積的差異仍很有限。

南島族群漫長的遷徙歷史，已知樣本仍十分短缺。現有的其餘樣本中，澎湖鎖港遺址的古人，可以代表 4000 多年前台灣的南島族群，尚未離開台灣時的狀態。現代的台灣原住民、菲律賓人，則分別代表數千年前，兩地古代人的直系後裔。這批人是已知遺傳上最接近古關島人的親戚。

不過論文還提出一點假說：由於古關島人和拉匹達人遺傳上最接近，因此移民馬里亞納群島的人，後來又往南航行到新幾內亞一帶，參與拉匹達文化的形成。^[3]

對於上述假說，我覺得文化上不是不可能，遺傳上恐怕沒什麼影響。因為新幾內亞一帶和遠大洋洲，包括拉匹達文化的所有已知古代樣本，沒有任何人的粒線體型號是 E，也能追溯到台灣的另一支 B4 系列卻很有存在感。

南島人，不可思議的航海家

整理一下這回的新發現：獲得 2200 年前 2 位古關島人的基因組，他們是 3500 年前移民的直系後裔，祖先應該來自菲律賓；後來經過距今一千多年前，以及歐洲殖民時代兩次明顯的文化巨變，仍有部分血脈延續到現在。

不知道各位對新發現有什麼感想。有些讀者或許不會覺得驚訝，因為幾百年前歐洲開始大航海時代之前，南島族群一直都是全世界最佳的航海家。但是距今 3500 年前的這趟遠航，如今回顧依舊相當不可思議。

從中國到台灣最短距離約 200 公里，台灣到菲律賓是 350 公里；也就是說，南島族群在航向馬里亞納以前，最遠的航程只有 350 公里左右。

從菲律賓到馬里亞納有 2300 公里，足足是之前紀錄的 6 倍。但是不論看起來多麼不可能，這群航海家們，就是辦到了。

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參考資料

1. Pugach, I., Hübner, A., Hung, H. C., Meyer, M., Carson, M. T., & Stoneking, M. (2021). Ancient DNA from Guam and the peopling of the Pacific. Proceedings of the National Academy of Sciences, 118(1).
2. Ancient DNA sheds light on the peopling of the Mariana Islands
3. 2013 從中國東南沿海到太平洋–由考古學新證據看南島語族史前史

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁。