你長得真的很「雷神」？關於《復仇者聯盟4》的驚奇索爾

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。

• 本文轉載自超中二物理宅，原文為〈人體的哪個部位、做哪個動作的時候，速度最快呢？〉

人體的哪個部位做起特定動作時會最快呢？

如果你的回答是「眨眼」，那就錯了，雖然文學上的確是以「一眨眼」、「一瞬間」來形容速度很快或是時間很短暫……但答案是手指。（喂，想到奇怪的方面的人，自己去牆角罰站！）

除了「一眨眼」、「一瞬間」之外，類似的詞還有一個：「一彈指間」。

答案就是「彈指」這個動作。

「彈指」僅耗時0.007秒，比眨眼還快20倍！

科學家發現，拇指跟中指互相卡住的「集氣」時間不算，從中指開始動，到中指打到手掌的拇指指根處，算是一次彈指，歷時只有 7 毫秒，也就是 0.007 秒，而眨一次眼睛的時間是 150 毫秒。也就是說，「一瞬間」的時間比「一彈指」長了 20 倍。

人類從很久以前就會做這個動作，古代經常是樂師或是舞者用來打拍子，維持音樂或舞蹈的節奏。例如一個希臘時代的壺，上面就有牧羊神潘恩一邊跳舞一邊彈指的圖畫。在武俠小說的世界中，「彈指」也是很厲害而且極具魅力的招數，像是古龍的「楚留香」，金庸的「黃藥師」。

近年來最有名的彈指，當然就是「復仇者聯盟」中，一彈就可以消滅全宇宙半數生命的「薩諾斯的彈指」。在 2018 年的「無限之戰」上映時，電影院中坐著一個男人：喬治亞理工學院（Georgia Tech）的 Saad Bhamla 教授。

利用4千fps的高速攝影，探究「彈指動力學」！

回到研究室中的教授，跟研究生討論電影劇情時，發生了爭論，因為教授認為「薩諾斯戴上看起來是金屬材質的無限手套後，摩擦力太小無法彈指」。理由是，在「聚氣」的過程中，拇指與中指之間必須有足夠的摩擦與彈性，才能累積足夠的能量，然後在彈指發動的那一刻（我本來要寫「瞬間」，不過瞬間慢了 20 倍，太久了）把彈力位能釋放出來。金屬材質的話，摩擦力不夠，一下子就滑開了。

於是 Bhamla 教授跟學生就決定對「彈指的動力學」展開研究，他們利用每秒可以拍攝 4082 幅的高速攝影機拍下彈指的連續動作，發現此過程中，中指的運動是以指根為軸的轉動，其「角速度」可以達到每秒 7800 度，一個圓周是 360 度，也就是每秒 22 轉——當然中指不會真的轉圈圈，大約轉 54 度，不到 1/6 圈就被手掌擋住了。

由於從靜止加速到每秒 7800 度、再減速到靜止的整個過程只花了 7 毫秒的時間，瞬間「角加速度」高達 160 萬度每秒平方，實在是非常驚人的數字。

他們也戴上不同材質的指套進行實驗，其中一個是金屬製的「頂針」（裁縫師傅用的指套，用來保護手指不被刺傷，上面有許多小凹槽，也可以用來推針），戴上這個東西後，果然就因為摩擦力不足無法打響彈指。但也不是摩擦力越大越好，乳膠指套因為摩擦力太大，蓄積的能量一下子就被熱能耗散掉了，也快不起來。

所以這個研究的結論是：「薩諾斯你演錯了！無限手套不能用金屬製品啦！」

拍電影要小心，不要被物理學家抓包……

這個研究，於 2021 年 11 月 17 日發表在英國皇家學會的《Journal of the Royal Society Interface》期刊。

附帶一提，雖然「人類的彈指」看起來已經很厲害，不過比起「吸血鬼螞蟻」（Dracula ant）的下顎還差得遠，角速度可以達到每秒 2 億 4 千萬度（每秒 67 萬轉），角加速度更高達 15000 兆度每秒平方，這個數字真是難以想像是生物能做到的動作……

參考資料

• GeorgiaTech. `Oh, snap!’ A record-breaking motion at our fingertips. Retrieved from https://www.eurekalert.org/news-releases/934621
• Acharya, R., Challita, E. J., Ilton, M., & Bhamla, M. S. (2021). The ultrafast snap of a finger is mediated by skin friction. Journal of The Royal Society Interface. doi:10.1098/rsif.2021.0672

——本文含雷，還未看《復仇者聯盟3、4》的讀者請斟酌服用 ——

很多文章已經寫過薩諾斯（Thanos） 在在《復仇者聯盟3》 裡50%宇宙滅絕計劃會碰到的問題（延伸閱讀：《復仇者3》魁隆的救世計劃──哲學家早就想好了）。例如，50%其實並沒有聽起來那麼多，只需要幾代人的時間就能夠恢復。也未考慮到每個既得利益的權力高位都有50%機會變成真空狀態，搶奪權力和資源的行為根本不會因為有半數人被殺而停止，搞不好還會更會加劇。

而在《復仇者聯盟4：終局之戰（ Avengers：Endgame）》 裡，來自過去的薩諾斯看到未來自己的成功，卻了解到宇宙並沒有因而變得更好。他意識到，無論如何，都總會有倖存的人未能接受事實，用盡方法回復原狀。

• 編按：被留下來的人也是好不容易啊，不信請看——留下來的人該怎麼辦？解析《復仇者聯盟4》中超級英雄們倖存後的因應方式

薩諾斯因此改變計劃，決定用無限寶石把全世界宇宙生命連同宇宙本身一起消滅，然後再創造一個新的宇宙，在新宇宙裡創造新生命。他認為這樣做就不會有人反對，大家都會快快樂樂起在新宇宙享受他創造的一切。

喂喂喂，薩諾斯你是嫌夜神月當得不夠好，想試試做真正新世界的神嗎？以下是我們推薦你可以更理性拯救世界的方法。

在自動存檔多重宇宙中，為何要執著自己刪除再另存新檔？

宇宙來自一場大爆炸，從虛無之中誕生。根據多重宇宙論，這過程已經發生無限次；在你讀這行字的時候又再發生了無限次，以後也會發出無限次。前面一句話所說的「已經」、「這時」、「以後」也不太正確，因為時間會連同宇宙本身一起誕生。就好像無限寶石也是宇宙誕生時一起誕生的，在宇宙誕生之前並不存在時間。或者應該說「並不存在『宇宙誕生之前』」。

這樣的話，問題就來了。薩諾斯這樣做，與在另外多重宇宙裡開一個新的宇宙出來，有什麼分別？既然他並不打算「救贖」每個宇宙，那麼他倒不如帶著手套離開原來的宇宙，另外創造一個新的？這就好像玩電動遊戲時另外再多一個新的存檔，根本無需理會舊的存檔的生死啊？

薩諾斯難道是偏執狂，非要刪掉舊的存檔嗎？這樣的話又為什麼不去刪除其餘無限個宇宙呢？或者乾脆把多重宇宙都抹殺掉吧？但這也是不可能的，即使來自個別宇宙的無限寶石有能力抹掉其他宇宙，也不能在虛無中阻止新的宇宙從量子漣漪中誕生。新的宇宙原本就不存在，要怎麼去消滅不存在的東西？

而且，每彈指一次，使用者都會承受極大的傷害，所以比較理性的做法是不用彈指，直接簡單地用空間寶石到其他宇宙裡去，逐個看看生命有否為爭奪資源而互相殘殺。無限個宇宙之間，必定會有一個合薩諾斯心意，因為他希望創造的新宇宙，必然屬於無限個宇宙的其中無限個。

所以，比較能保持身體健康，又不會惹到復仇者聯盟為自己製造麻煩的方法，就是利用六顆無限寶石轉移到其他宇宙，不再理會舊的。也不用傷害身體自己創造，因為他想創造的宇宙本身已經存在於多重宇宙之中！

帶走原本的寶石還能夠減低爭奪的機會，相信復仇者聯盟大多數都會樂意拱手相讓 除了奇異博士之外 。而且在宇宙之間穿梭的旅程上，也能順道收集其他宇宙的無限寶石！還可以把多餘的寶石賣給其他宇宙的薩諾斯，賺取一些旅費。

就算要毀滅世界也不要浪費既有資源啊！

另一方面，也談談資源的問題。且不談為何不利用無限寶石把宇宙中的資源加倍事情就解決了，事實上宇宙原有的資源薩諾斯你也都沒好好利用好嗎！還說什麼資源不足！

首先，最低限度也要把太陽的能量100%完全利用才算環保吧。薩諾斯你都去過矮人國度了，人家工匠都懂得造個罩罩住一顆中子星，有效地提取能量，作為 MCU 裡面智勇雙全的新世界的神，不會不懂吧？這種天文學家稱為「戴森球（Dylan sphere）」的恆星罩，可是地球人都能理解的程度，是一個行星文明進化成為恆星際文明的101程度課程啊。

只要能完全利用一顆恆星放出的能量，就能保障一顆行星上的文明好幾十億年供應的能源了。即使每顆星上都有生命，恆星提供的能量依舊足夠行星上每個人都過著富裕的生活。即使恆星會死亡，那也是幾十億年後的事，到時候只要用寶石把整個行星搬去其他的恆星就可以了。

行星死亡後會變成白矮星、中子星或黑洞，而且仍能持續提供能量。白矮星和中子星的情況與普通行星的戴森球沒有太大分別，只是白矮星和中子星比較細小（分別約為地球和香港大小）和比較熱（亦即提供更多能量）。

黑洞的情況比較有趣。連光也逃不掉的黑洞，竟然也能夠用來提取能量！黑洞的事件視界就是那條不歸路的分隔面，穿過了事件視界的一切都不可能再走出來。神奇的是，在事件視界外面一段距離，光能夠在穩定的「軌道」上環繞黑洞公轉，這軌道叫做光子圈（photon sphere）。如果黑洞會自轉的話（極可能會），在這光子圈與事件視界之前會有一片時空，被黑洞自轉拉扯著，形成叫做動圈（ergosphere）的時空區域。

在動圈裡面，你需要跑得把光更快才能「原地靜止」。所以，如果把一束光沿着動圈自轉的方向發射，其中部份會落入黑洞事件是界之中，另一部份就會被動圈加強強度。只要造一個完全由鏡子造成的戴森球罩住黑洞，再打開少許然後往裡面照射一束光線，光就會自動不斷加強。最後要做的是聰明地定時打開缺口，讓光線跑出來，然後就能利用光線裡變多、變強的能量。不小心的話就會爆炸，不過有無限寶石，隨時能夠復原吧。

總而言之，宇宙裡的資源多得離譜，只視乎薩諾斯懂不懂去利用它。等到最後，連白矮星、中子星、黑洞都蒸發消失，宇宙就會進入所謂的「熱寂（heat death）」，不會再有在任何物理過程發生。到時候才用手套變出更多資源吧！