通過巴拿馬運河——太平洋與大西洋的連接「樓梯」│環球科學札記(39)

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

和平號第一○一回約有乘客一千人，不少已七老八十，年紀最大的一位已九十四歲，一百多天下來，難道沒人有個三長兩短？有倒是有，不過沒人喪亡。我們臨下船時，有位船上的職員說：「你們一○一回真幸運！」

六月四日，風浪很大，整天覺得暈暈的。晚餐到四樓進餐，有四位台灣團員在門口等候，我們一起進去，八人的桌子我們佔了六席。一位團員告訴我，行動不便的C先生，因前列腺問題，尿不出尿來，他們同室的三位年輕人（也六十幾了）把他抬到醫務室，導尿後已躺了一天。

七月二十九日，午餐後在八樓散步，發現有位日本畫家中村洋一用毛筆為人畫像。我們過去了解一下，才知道要領號碼牌。我們拿到十二號，當時他正為二號作畫。請他畫像要自備紙張，到小賣部去買，已賣完了，只好用複印地圖的反面充當畫紙。時間還早，內人要去上日語課，約定下午三時由我帶著號碼牌和畫紙到八樓會合。

我們到達時，早已過了號。中村先生作畫極快，畫一張小畫不過三、四分鐘，我們拿出那張 A3 的銅板紙，他並沒拒絕。狼毫落紙有聲，不到五分鐘就勾勒出兩人的神情，還落上款，寫上日期。有位北京畫家曾對我說，用毛筆作素描最難，沒想到在船上遇到了。中村先生臨下船才為人作畫，而且只畫一天，我們剛好趕上，不是緣分是什麼？

我們剛取到畫作，突然響起廣播：「有人因急症，將在硫磺島海域送醫，八至十樓甲板關閉，以便直升機降落。」這是啟程以來從沒遇到過的事，不免引起大家關注。急症病人應該是日本人，如果是華人，我們應該有所耳聞。事後才知道，果然是位日本老先生，他午餐時心臟病發作，已送往醫務室。

同一天惜別晚宴，船上的所有工作人員，包括我們的管家、常見的餐廳服務生等，和從沒見過的廚物人員，都唱著歌，揮著手，出來和大家告別。是的，一○三天旅程即將結束，已是勞燕分飛的時候了。

晚宴後響起廣播：「因天候不佳，送醫行動延至明晨六時。明日清晨八至十樓甲板關閉，以備救難直升機降落。」翌日（七月三十日），不到清晨六時就響起廣播：「救援行動已結束，和平號將繞行硫磺島一周，然後繼續航行，抵達橫濱時間不變。」

救援行動不許靠近，有位游先生以長鏡頭錄下整個救援過程，秀出錄影給我看。和平號八樓甲板太小，不能降落，國際救援組織的直升機垂吊下一人，病人早已躺在擔架上，直升機將救援者和擔架一起吊到機內，隨即飛往硫磺島急救，再轉往日本。游先生對我說，這趟救援一百萬日元跑不掉。

吃過早餐，約七時四十分，到八樓甲板，發現和平號向南航行，已繞到硫磺島西側，島上的火山口清晰可見。海濱噴氣口噴出的氣體，似乎可以聞到硫磺氣味。有位日本乘客站在船舷窗前，合十對著硫磺島膜拜。二戰時美日曾在此血戰，雙方傷亡慘重，日軍戰死二三七八六人。和平號完成救援工作繞行硫磺島一周的目的已不言可喻。

從海上救援，想起每月一次的逃生演習。四月二十日我們一上船，還沒收拾好行李就響起逃生訓練（演習）的廣播。此後乘客每月演習一次，工作人員每週演習一次。雖屬例行工作，但不怕一萬，就怕萬一，如果發生船難，這樣的演習應可發揮作用。

逃生演習所有乘客必須參加，各人取下房間衣櫃頂層的救生衣，穿綁整齊，到八樓指定地點集合。管家負責將各個房間的人清空。經過刷ID卡，確認所有的乘客皆已到齊，響過幾次逃生警報後結束，整個過程約一小時。環球期間我們作過四次逃生演習，但從沒真正登上過救生艇。

和平號的救生演習，悉依「國際海上人命安全公約」（SOLAS公約）的規定執行。SOLAS公約的訂定，和鐵達尼事件有關，一九一二年鐵達尼號擦撞冰山沉沒，二二二四名人員死難一五一四人，此事引起國際關注。一九一四年，通過SOLAS公約，經過多次修訂和補充，已擴展至郵輪安全的各個方面，要求極為嚴格。

SOLAS公約規定，郵輪配置的救生設備數量，必須為滿載人數的百分之一百二十五；水密艙高度需延伸至最高一層連續水密艙壁甲板；所有的救生艇必須能在發出棄船信號三十分鐘內，載足全部乘客和用具降落水面。鐵達尼號事件死亡眾多的主要原因，是救生艇不足，水密艙高度太低，以及船員和乘客欠缺逃生演練所致。

和平號的救生艇懸掛在九樓船舷外側，每側封閉式二艘，敞開式五艘，都有螺旋槳，這些救生艇是供乘客逃生用的。技術工人每天不停地在救生艇及其懸掛架爬上爬下，作各種檢查和上漆工作。六月十一日我們參觀八樓船頭的駕駛艙時才知道，船上掛著的滾筒狀設備，原來是塑膠救生筏，卸除外殼，落入海中就會自動充氣張開，這是供船員們用的。

如今科技進步，藉著雷達和聲納，只要小心謹慎，就可以防止觸礁、撞船或撞冰山一類的事發生。藉著氣象雲圖和天氣預報，可避開颱風或颶風。唯有意外事故所引發的火災難以避免，這從SOLAS公約有關防止火災的條款特別多、特別細可以看出端倪。

• 作者 / 張之傑

拜寧族的火焰舞，起源於慶祝新生嬰兒誕生，或迎接收穫季節，或緬懷逝去的祖先，此外也是男孩的成年禮儀式。火焰舞只允許男子參加，女子和兒童不許參加甚至觀看。

我們到達時，有些村童在廣場靠近小溪處，用枯枝落葉燃起小規模野火，學習大人的火焰舞，即踩火活動。我忘了清明掃墓時因煙燻而眼睛不適的教訓，因靠得太近，再次被薰得眼睛紅腫發痛，一度睜不開眼睛。

這時一位老奶奶帶領一些村童坐在地上，身上披著撕開的香蕉葉，從頭披到腿部。她雙腳踏著竹筒梆子，用木棒連續敲擊，口中念念有詞。另一批身上披著香蕉葉、臉上和手臂上塗著白粉的村童，根據敲擊的韻律在原地踏步跳躍。

參訪過高林村，吃過村民們為我們準備的食物，天色已漸漸暗下來。根據《船內新聞》，這天十七時五十五分日落。太陽下山後，小廣場開始清場，不再有孩童嬉戲。四周也劃出界線，不許觀眾近前。村民將一堆柴火搬到廣場中央。當天色更暗些，小廣場一側響起叩叩叩的木杵敲擊聲，應合著嘔嘔嘔伊呀、嘔嘔嘔伊呀的呼喊聲，火焰舞即將開始了。

這時柴火已經點燃，這是廣場中的唯一光源。黑影幢幢中，十幾位舞者（實際上是降神者）只能看出頭上插著兩片顏色較淺，狀如鳥翼，上有環狀紋的裝飾，其餘一團烏黑，什麼也看不出來。直到看到業餘攝影家李枝福先生用高感光度長鏡頭拍下的照片和錄影，才知道個大概。

火焰舞暨神秘又神聖，行前工作人員一再交代，火焰舞有很多禁忌，如不許詢問等，可是高感光度的長鏡頭讓我們略窺其奧秘。舞者們從頭部到臀部，披著香蕉葉等新鮮植物，披裹得像隻穿著蓑衣的猩猩。頭上套著鳥喙狀裝飾物，可能是保護頭面部的。陰部戴著護具，看不出是用什麼做的。大腿上裹著香蕉葉，小腿上裹得較厚，狀如圓滾滾的綁腿。腳上似乎也墊著植物莖葉。

至於頭上插的兩扇繪有環紋的鳥翼狀裝飾物，少數變異成其他形狀，譬如長方形或團扇形，上頭畫著十字架。還有人圍在兩扇狀如合攏起來的貝殼的圓筒中，材質可能是用竹篾編成，上頭有深淺相間的圖案，圓筒頂端插有一根黑白相間、相當長的的朝天錐。

十幾位舞者站在樂者（擊搗木杵者）的對側，中間隔著柴火堆。隔一段時間就有人添加柴火，使之維持旺度。起先一位舞者踏著奇異的舞步走出來，繞著熊熊的柴火堆擺動身軀。舞者忽然衝進火推，踏出及踢出的火星迸散，四周隨之響起驚呼聲。接著出場的加多，有時幾位舞者接二連三地躍入火中。少數幾位還在火堆上站立有頃，令人怵目驚心。

我漸漸看出來，舞者大多踢著火，而非踏著火而過。踢起來的火星飛揚，營造出舞者被火焰包裹的效果。圍著兩扇狀如合攏起來的貝殼的圓筒中的舞者，似乎沒見有人躍入火中。為了存真，我用手機錄了幾段。正觀看著，有位當地人過來用英語對我說：「你們要上車了。」看看腕表，十九時三十分，距離預定的上車時間還有十分鐘。

摸黑走向停車場，回頭一看，廣場上擠滿了人，比我們的人多上好幾倍，看來附近村村莊的人都來了。火焰舞還會繼續下去，據說要跳到深更半夜。工作人員拿著手電筒照明，一位日本工作人員帶我上了一輛全是華人的車，等了一段時間才湊齊人數。十九時三十五分開車，一路沒有一盞路燈，麵包車一輛接一輛，利用車燈照明，在山路上蜿蜒，二十時三十分回到碼頭。

回到船上，利用中華電信的大旅行家方案，將手機的無線連結，連上筆電，將今晨和平號停靠拉包爾前寫好的一封信寄給家人和友人。信件如下：

各位：

今天是七月二十四日，將停靠巴布亞新幾內亞新不列顛島的拉包爾。和平號每到一個地方的前一兩天，往往播映與該地有關的電影。前天播映《聯合艦隊司令長官山本五十六》，從中可以看出端倪。

二戰時，日軍攻佔拉包爾，利用戰俘（包括國軍戰俘）營建強固工事，駐紮十一萬日軍，企圖進攻澳洲。一九四三年，山本五十六自拉包爾飛往布干維爾島視察，因密碼破譯，途中遭美軍擊落。

美軍隨即圍困拉包爾，阻斷其補及，但圍而不攻，日軍困守拉包爾直到戰敗投降。一九九四年，拉包爾火山大爆發，拉包爾舊城和港口悉遭摧毀，舊城區一帶海濱至今仍滿是鏽蝕不勘的日本軍車等裝備。

和平號停靠拉包爾，將攜帶大批募集的物質捐給村民。村民為了迎接和平號，將表演只有節慶才有的火焰舞。此行可說是日本人憑弔拉包爾古戰場，甚至悼念陣亡將士。船上的二百多名華人乘客，看出其底細的可能沒有幾人。

八時四十分於和平號七○六○室室

當日二十一時四十分開船，航向橫濱。

• 作者 / 張之傑

船隻到了科隆，需要等候通知，才能進入運河。一般來說，郵輪到達科隆的第二天就可以通過，貨輪、油輪要等多久，就很難說了。

六月十九日，和平號通過運河。五時二十分，天還沒亮，響起廣播：「即將通過運河，已開放七樓船橋。」所謂的「巴拿馬運河船橋觀光」開始了。我們五時三十分到達七樓船橋，已有不少人。六時，舊運河（左側）及新運河的入口在望。我們走舊運河。

六時五十五分，廣播：「加通水閘已打開閘門，約40-50分鐘後通過。」七時二十五分，通過橫跨運河，猶未通車的世紀大橋。七時三十分，進入加通船閘的第一道水閘（下閘室）。船閘處有兩條水道，和平號右側有巴哈馬的Sunrise Ace 號大型貨輪。當船隻進入水閘，後方的閘門隨即關上，形成一個封閉空間（閘室）。由加通湖引進的湖水注入閘室，當水位和下一個閘室（中閘室）一致時，就可開啟前方的閘門，讓船隻進入。閘門的開啟方式，是將左右兩扇閘門，各自撇向壁龕。

七時五十分，廣播：「加通船閘有三個閘室，長2.2公里，通過時間約一個半小時。」和平號已靠近第一個閘室下閘室。七時五十七分，船隻進入下閘室，停止自身動力，由兩側的軌道拖車（和平號左右各一輛，Sunrise Ace左右各兩輛），以鋼纜拖著緩緩前進。我們在船橋觀察，只能看到船頭的情形。Sunrise Ace比我們先進入右側水閘，也就是走在我們前頭，可以看到船尾的操作情形。原來船尾不是往前拉，而是向後扯。左右各一輛軌道車，以鋼纜扯著船隻，隨時調整，使之打直，以免歪向一邊撞到運河壁。Sunrise Ace比和平號寬，屬於所謂的Panamax（巴拿馬極限），通過水閘幾乎貼著運河壁。

九時正，通過加通閘的最後一道閘門，進入加通湖。九時二十分，廣播：「加通湖海拔26米，面積560.5平方公里。」我們經過三道閘門，總共升高了二十六米。廣播附帶提到運河通行費用以噸位計。二○一○年挪威籍郵輪明珠號支付三十七萬美元，破最高紀錄。最低費用為一九二八年美國作家、冒險家哈里波頓（Richard Halliburton）泳渡運河，象徵性支付36美分。

和平後進入加通湖後，以自身動力航行一段路，隨即停止不動，似在等待通知。停了約半小時，即10：00左右，又開始起動。我趁機回房休息，主要是陽光太強，即使戴著帽子和太陽眼鏡，眼睛仍受不了。十時四十分，廣播：「前方出現導航燈，船隻在導航燈間航行。」趕緊回到七樓船橋，所謂導航燈，實際上是浮標。這時湖已變成河，船隻在浮標間航行。

十二時十五分，廣播：「左側的小鎮甘博阿（Gamboa），剛好位於運河中間位置。」十二時二十五分，廣播：本船正通過運河最窄處庫雷布拉峽谷，長一四點八公里，最窄處一九二米，是運河工程最艱鉅的一段。」十三時左右，下起大雨。上午艷陽高照，現已煙雨濛濛，視野不怎麼清楚。十三時零三分，廣播：「前方是二○○四年建成的聖德羅納大橋，向右可到美國加州，向左可至阿根廷。過了橋，不久就到佩德羅米格爾水閘，過了閘門水位下降十米。」

十四時，進入佩德羅米格爾水閘。十四時二十分，廣播：「過了佩德羅米格爾水閘，現在進入小湖米拉弗洛雷斯湖，在此可以看到米拉弗洛雷斯水閘。經過兩個閘室，共下降十六米，通過時間約一小時。最後一道閘門，重達五百噸，可好好觀賞。」

十四時四十三分，通過米拉弗洛雷斯水閘的第一個閘室。十五時三十五分，通過第二個閘室，即最後一道閘門，泛美工路通過的美洲大橋在望。十五時五十三分，廣播：「正要通過美洲大橋，左方有高樓大廈的為巴拿馬城新城區，右方為老城區。過了大橋，就算進入太平洋。運河觀光廣播到此為止。」

從清晨五時二十分到此時，已「觀光」了八個多小時，真的很累。然而，累是有代價的。所讀的書上常說，由於兩大洋的水位不一致，所以要用爬樓梯的方式，由高而下或由下而高。現在才知道，這些說法全屬以訛傳訛。真實情形是，巴拿馬地峽中央地勢高，必須利用爬樓梯的方式上下，而非兩洋水位不同。各大洋相連通，哪會水位不同！

一八八一年，法國一家公司聘請開鑿蘇伊士運河的李西普為總工程師，他想以開鑿蘇伊士運河的方式直接開挖，七年後以失敗收場。一八九四年，另一家法國公司接手，改變策略，利用山谷中的一座湖泊和一條河流，作為運河的一部分。只要兩端各挖一段，接上湖泊和河流，就可以全線開通。無奈瘧疾和黃熱病肆虐，工人大批死亡，這家公司於一八九八年破產。

一九○四年，美國政府從法國人手中買下運河開鑿及優先使用權。美國人吸取了兩家法國公司的經驗，利用築壩的方式，將山谷中的小湖擴大成當時全世界最大的人工湖（加通湖），流進湖中的河道也變寬了，這樣不但縮短了開挖的距離，也有了足夠的水源可供注入水閘。此外貫通美國東西兩岸的鐵路，和巴拿馬的鐵路都是華人勞工修建的。美國引進大批華工參與運河工程，有了華工助力，運河工程終於於一九一四年開通。

巴拿馬運河的船閘寬三十三點五米，長三○四點八8米，深十二點八米；而現今的大型貨櫃船寬可達四十九米，長可達三六六米，根本無法通過，因而有擴建計劃。擴建工程由巴拿馬主導，二○○七年動工，二○一六年正式啟用。新運河與舊運河平行，運作方式相同。新運河的船閘寬五十五米，長四二七米，深十八點三米，十萬噸級的船隻也沒問題。

然而，新運河船閘所需要的注水量大，遇到加通湖枯水期，就不能經常使用。再說，通過新運河收費較高，凡是Panamax以下的船隻，仍走舊運河。和平號是艘小型郵輪，寬二十六點五米，長二五○米，當然走舊運河。我們通過舊運河時，曾遙望一艘巨輪，從新運河中緩緩通過。

過了美洲大橋，進入太平洋，離陸地愈來愈遠。離開船橋，回到房間，要好好休息一會兒了。躺在床上閉目養神，回想這八個小時的「船橋觀光」，益發覺得科普絕非小道。回台後要把船隻通過巴拿馬運河的過程翔實地寫下來，如能破除行之有年的誤謬，將是美事一樁。