食蟲植物的藍光陷阱

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。

在動畫《飛哥與小佛》（Phineas and Ferb）中超人氣角色——鴨嘴獸泰瑞／特務 P，可愛的外表加上寵物與特務的雙重身分，使牠成為家喻戶曉的大明星，鮮明的體色「泰瑞色」也蔚為風潮。

但你知道嗎？泰瑞的顏色其實是真的！

動物界神奇寶貝——鴨嘴獸的二三事

鴨嘴獸是棲息在澳洲東部的半水生單孔目動物，而單孔目代表著具有長期獨立演化的古老哺乳動物，雖是哺乳類但卻會產卵；現存的單孔目動物僅存鴨嘴獸及針鼴，均為澳洲特有種。

鴨嘴獸通常為夜間活動，並依靠一套獨特的表徵在黃昏、夜間和渾濁的水中，活動於弱光水生環境，牠們可以閉著眼睛游泳獵捕，使用機械感受及電感受來定位、感知水下獵物。鴨嘴獸的皮毛除了喙、腳和尾巴外，覆蓋身體均勻且緻密，可在水中起到絕緣的作用。

雄性鴨嘴獸的後肢長了尖刺並分泌有毒物質，在打架中會善用毒刺攻擊，藉此爭奪雌性，是目前為數不多的有毒哺乳類之一。

• 延伸閱讀：誰都別想惹鴨嘴獸：天上天下唯一有毒刺的哺乳動物──《毒特物種》

這些特徵已經讓鴨嘴獸夠特別了，現在又多了一樣更令人驚豔的能力：生物螢光。

鴨嘴獸使出「生物螢光」！

生物螢光（ Biofluorescence）是生物透過體內的螢光蛋白來吸收特定波長的光，然後發出另一波長的光。螢光蛋白吸收外來的能量，如紫外線，並發出螢光。

有一點還須特別注意：生物螢光與生物發光（bioluminescence）儘管都為發出螢光，但機制卻有所不同，又以生物發光較為常見，如螢火蟲、藍眼淚（夜光藻）等；站上亦有許多關於生物發光機制的文章，歡迎讀者閱讀～！

• 延伸閱讀：朋友一生一起走，發光夥伴不常有！短尾烏賊和費雪弧菌的共生關係大揭密！——《我擁群像》

• 延伸閱讀：夏夜竹林裡的小精靈「螢光蕈」──那些發光的菇菇們！

早期對於生物螢光的研究多半是在刺絲胞動物中發現，現今則觀察到越來越多不同物種也有此機制，從無脊椎動物到鳥類再到哺乳動物，遠比原先想像得還要更加普遍。

一切都是意外的發現？

2020 年 10 月期刊《哺乳類》（Mammalia）上發表了篇關於：鴨嘴獸在紫外光的照射下，會產生藍綠色的螢光，這項發現也使得在生物螢光研究領域有一大進展。

研究團隊在森林觀察螢光的生物時，發現北美飛鼠在紫外線照射下肚子會發出粉紅色的光，於是便前往芝加哥菲爾德自然史博物館（Field Museum of Natural History , FMNH）進一步確認，他們將存放在館內的飛鼠標本進行照射，證實牠們腹部的毛會散發粉紅螢光，並將研究成果發表於《哺乳類》期刊。

在好奇心的驅使下，該研究團隊試著用紫外光照射了自然史博物館內，同為夜行性哺乳類的鴨嘴獸標本，意外發現鴨嘴獸的皮毛也會發出螢光！（以後出門都帶著 UV 燈好了）

研究過程

研究團隊詳細檢查了館內的兩個鴨嘴獸標本，分別為編號 FMNH 55559（雌性）和編號 FMNH 16612（根據腳踝上的尖刺推斷為雄性）；在黑暗的房間裡以 385～395 nm 紫外線燈照射，並用濾光片阻擋短波長（包括反射的紫外線），以提高更長的生物螢光波長的可見度，然後拍攝紫外光反射圖像。

結果顯示，鴨嘴獸的背側和腹側毛皮在可見光下呈均勻棕色，在紫外光下則呈綠色至青藍色。

團隊也檢查了這兩個標本的腹部共五個不同點，在每個位置上將探針與標本成 45° 角，並將採集的五個光譜結合起來創建平均光譜，檢測到了約 500 nm 的螢光波峰。

與光源光譜相比，兩個標本光譜顯示的結果為：吸收紫外光（200～400 nm）並發出可見光（500～600 nm），確認了鴨嘴獸的生物螢光皮毛。

為了驗證在 FMNH 標本中獲得的結果，團隊還檢查了另一個不同地點、日期收集的鴨嘴獸標本。存放在美國內布拉斯加州大學博物館（University of Nebraska State Museum , UNSM）內的雄性鴨嘴獸標本，再次驗證毛皮在可見光下呈均勻棕色，在紫外光下則呈生物螢光綠色。

在該團隊發表研究結果前不久，有另一篇論文報告了一隻剛被路殺的鴨嘴獸在黑光燈（一種照射出紫外光的燈）下發光，藉此印證了鴨嘴獸確實能發出螢光。

而在北美飛鼠及鴨嘴獸之前，唯一哺乳類會發出螢光的紀錄僅出現在 1983 年的一份有袋負鼠研究，該團隊這兩次的意外發現，無疑為哺乳世界的生物螢光拓展新知。

發光的目的

到這裡不免讓人好奇，鴨嘴獸是為了什麼目的而發螢光，或是有什麼生物意義？然而科學家們表示，目前仍不清楚鴨嘴獸為何會發光。

科學家們也為此作出了一些推斷，鴨嘴獸、美洲飛鼠和負鼠都是在黃昏至夜間活躍，許多夜行性哺乳動物似乎具有對紫外線敏感的視力，生物螢光在弱光環境中強化了適應性，進一步表明紫外線在弱光環境中具有生態意義。

因此推測：鴨嘴獸對紫外線的吸收和隨後發出的螢光，可能會降低對紫外線敏感的捕食者對牠們的能見度。不過這還得靠實地野生生態研究記錄，觀察生物螢光功能對鴨嘴獸的重要性。

2021 年也有研究團隊發現了另一種有生物螢光機制的哺乳類——跳兔（Pedetidae），而牠們也同為夜間活動的哺乳動物^[4]。

也許，生物螢光機制對在弱光環境中活躍的夜行性哺乳動物發揮著重要作用。

後記

筆者非常好奇泰瑞的顏色為什麼就剛好是藍綠色，《飛哥與小佛》2007 年在迪士尼頻道首播，確認鴨嘴獸會發藍綠色螢光則是在 2020 年發表，嗯……，這也許就是個可愛的巧合吧！

參考資料

1. Biofluorescence in the platypus（Ornithorhynchus anatinus）
2. 若你覺得鴨嘴獸不夠神奇，現在我們知道牠們也會發光！
3. 生物螢光—維基百科
4. Vivid biofluorescence discovered in the nocturnal Springhare（Pedetidae）

紫外光燈是應用非常廣的環境消毒工具，廣泛應用在手術室、圖書館、游泳池等公共場所，由於疫情的關係，又再次受到注意。但紫外光燈真的適用於家中進行消毒嗎？使用上又有什麼需要注意的地方呢？

紫外光有分三種：UVA、UVB、UVC

紫外光可以依照波長分為三大類：分別是 UVA（波長介於320~400nm）、UVB（波長介於 280~320nm）以及 UVC（波長介於100~280nm）。

其中 UVA 的穿透力最強，抵達地球的陽光中，就有許多 UVA；UVA 可穿透大氣層、車窗、玻璃進入室內及車內，甚至抵達皮膚下的真皮層，使之生成黑色素、曬黑皮膚。

同時，UVA 可再細分為 UVA-2（320~340nm）與 UVA-1（340~400nm）。UVA-1 穿透力最強，即使在非夏季、比較感受不到「熱」的時候，UVA-1 仍然存在；此時如果長時間照射太陽或是坐在靠玻璃帷幕的辦公室，一樣有可能會造成皮膚的傷害。 UVA-1也會用在礦石鑑定、舞台裝飾、驗鈔或是吸引昆蟲時使用。

透過陽光抵達地球的，還有UVB，只不過日光中多數的 UVB（波長介於 280~320nm），在前往地球的途中會被臭氧層吸收，只有約 2% 的 UVB 能到達地表。UVB 的能量非常高，能促進「體內礦物質代謝」和「形成維生素Ｄ」，但長期或過量照射除了會曬黑皮膚之外，甚至可能灼傷皮膚。

生活中，UVB 一般用於植物生長燈，調節植物的生長。

最後，UVC 是波長最短，因此能量也最密集的紫外光。多數紫外光滅菌燈就是利用 UVC 波長。UVC 能夠破壞細菌、病毒等病原體中遺傳物質（DNA／RNA）的化學鍵，讓病原體因為無法正常製造蛋白質，而立即死亡或喪失繁殖能力，達到消毒效果。目前 UVC 已被證實能夠消滅細菌、病毒、黴菌等常見病原。

但紫外光燈也不是開著就能夠有效消毒，而是要根據不同的微生物，設定不同的照射劑量。

紫外線如何「有效」殺菌？

紫外線的殺菌量劑單位是 J/m2 ，一般來說，強度高但照射時間短，與強度低但照射時間長的效果相同。

不過，考量到微生物自我修復的機制，如果紫外線照射強度低於 40μW / cm2 ，就算持續延長照射時間，也無法有效消毒；所以待消毒的物體表面照射的強度必須大於 70μW / cm2 以上，並且離紫外光燈一定距離內，才能達到９成以上的殺菌力。

另外，UVC 的穿透力很差，在許多狀況下，UVC 都可能無法有效殺菌。

例如含有雜質的液體（例如葡萄酒或牛奶），UVC 穿透的深度大約只有 0.5 – 2.5 mm，而大部分的透明玻璃、塑膠甚至是厚紙箱，都能輕易阻擋 UVC，所以遇到過大、過厚的包裝，就無法用 UVC 有效對內容物進行殺菌。

紫外光具的殺菌力也容易受到灰塵、油漬的影響穿透力；相反地，對沒有照射到紫外光的家具背面與死角、衣物內面等，不但沒有殺菌效果，甚至還可能會加速家具、染料、藝術品、牆面表面褪色。

雖然多數的商用紫外光燈具，都會搭配藍紫色的光，讓我們可以看見它的照射範圍，但由於最主要的紫外光是不可見光，所以不應該完全依賴肉眼所見；而長時間例行使用的設備，每三到六個月，也應定期檢查燈管的照射強度。

用紫外光殺菌，也要小心別傷到自己！

雖然使用紫外光消毒看起來非常方便，不過既然紫外光對各種病原體都有殺傷力，對人體的傷害也不容小覷。

最常見的，就是因為直視紫光燈管，導致眼睛出現「強光性角結膜炎」​；長期照射紫外光，也可能會造成皮膚灼傷、皮膚癌、黑色素瘤等傷害。此外，2011 年 4 月 13 日，世界衛生組織也已經將所有類別的紫外光輻射歸類為「一級致癌物質」。

如果真的想用紫外光燈消毒環境時，建議使用能夠設定時間啟動的固定式設備，等人離開環境了之後，再開始進行消毒，並保持空間通風，才是正確的使用方式。

參考文獻

1. UV Lights and Lamps: Ultraviolet-C Radiation, Disinfection, and Coronavirus
2. Ultraviolet (UV) Radiation