《國家地理雜誌》中文版回來了！

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。

把整隻結凍的火雞一口氣丟到熱油裡會怎麼樣？把家裡的熱水瓶鎖死並不斷加熱會怎麼樣？把各種髮膠、定型液、香水點燃會怎麼樣？這些你可能老早就想在家裡試試看卻不敢做的瘋狂實驗，全都能在國家地理頻道《街頭科學實驗室》裡看個過癮！

主持人提姆蕭（Tim Shaw）善於引爆各種生活中常見的易燃物，並把各種意想不到的東西放進微波爐、急速冷凍、加熱、壓縮、從高處拋下，讓人看了膽戰心驚，卻有一種從小到大的心靈渴望獲得滿足的感覺，究竟這些神奇又瘋狂的實驗是如何被設計，又怎麼確保安全與實際操作呢？帥氣高大的Tim到底是怎麼樣的人呢？

台灣最大科學社群－泛科學很榮幸可以和專訪到提姆蕭，就讓從小就有從高樓拋摔物品、引爆火藥嗜好的J編（好孩子不要學）替各位揭露Tim Shaw的瘋狂實驗秘辛吧－（請自行切換雙語頻道）

J：在《街頭科學實驗室》裡的大型科學實驗中包含了不同領域的科學原理，請問製作團隊是怎麼設計那些大型科學實驗的呢？

提姆：我們節目團隊共四個人，我們設計了超多大型科學實驗。事實上，很多實驗是利用類似的科學原理，用各種不同的方式來包裝這些科學讓民眾易於理解。

（舉滅火器冰淇淋的例子）我們一直都知道你可以把CO₂收集在袋子裡，滅火器噴射之後你就會得到乾冰。好的，現在有了乾冰，我就會想：我們該怎麼利用這個乾冰來設計一個可以讓民眾印象深刻的科學表演？然後我們就想到大家都愛冰淇淋！太好了，我們來個乾冰冰淇淋！所以我們就從滅火器裡取得的乾冰做出冰淇淋，就出現了這個令人印象深刻的表演。

J：所以你們怎麼確定那些實驗的安全性呢？

提姆：喔！我們不確定啊！

（J編大驚）

提姆：工作團隊中有些經驗比較豐富的人，會在正式開拍前測試，但即使如此還是無法預測在開拍當下會發生什麼事，而且大型實驗的成本很高，不可能測試太多次。所以正式來的時候你必須躲得遠遠地－安全距離的兩倍遠，特別是會爆炸的實驗！有時候你甚至覺得自己退太遠了，但這是必要的，因為我們節目中還包含了路過來觀賞實驗的民眾，他們可能不知道那些滾燙的水或冷凍的氣體有多危險！

我們很擔心一件事，就是觀眾看完之後想自己在家裡面嘗試這些實驗。一些實驗我們在節目中不去公開做法就是這個原因，科學非常有趣，但你必須謹慎行事。

有時候我們也會出錯，（這時提姆喊了一下坐在隔壁桌的技術顧問吉米，問他搞錯的機率大概多少），大概兩成或一成的機率會猜錯實驗結果，有些表演在實行前我們也不完全知道會發生什麼事。你知道的，我們沒有那麼多錢去做同一個實驗三次（動輒燒掉一台車子）然後再實際拍攝，所以有些實驗我們只試驗一次，看會發生甚麼事，然後就在錄影的時候向觀眾解釋其中的科學原理，這就是我主要的工作。

這節目本質上是個秀，我們會在街上邀請路人來參與，也會有人看到就主動過來參與；我現在就可以在餐廳裡（提姆指向對面桌陌生的用餐民眾）找幾個人對他們說：「嘿！快來看我在做什麼！你們看這裡有滅火器，我要用滅火器做冰淇淋喔！蹦！」

 J：請問你在和其他領域的科學家合作時有沒有遇到什麼困難呢？

提姆：常常會遇到困難，但我非常享受找尋答案的過程，我並不會（因為自己是工程學出生）對其他科學感到害怕，我也不害怕向別人坦承「我不知道」；承認自己「並不知道」是一件很酷的事情。我知道自己的知識事實上很有限，如果你問我太過深入的物理原理，我大概完全沒有頭緒，但我會去閱讀，然後我就能理解它。

我知道我的長處在哪裡，我善於解決問題、有縝密的邏輯、有自己的創意。我和其他工程師的思考方式不太一樣，有時候我跟他們溝通也有一些問題，你知道有些工程師的腦袋常是這個樣子（敲桌子），他們常常沉浸在自己的領域裡面，在既有的框架裡思考。但我不喜歡被既有的知識限制，我喜歡跳脫既有框架思考，但有些工程師太不懂變通了，他們常常只專注於前人的發現和理論，但我認為有些事情就是要多去玩、多去試，然後你才知道會發生什麼事。

J：你曾經在玩實驗時出過錯嗎？

提姆：當然，我年輕時做的實驗不勝枚舉，而且常常發生意外。

J：談談最糟的一次經驗吧！

提姆：呃……（提姆停頓了兩秒，似乎因為太多事例不知道該講哪一個）…實在太多了，我曾經想要試驗不同的化學反應；以前上學的時候可以在學校取得鉀、鎂……各種你想要的化學物品，學校感覺就一副「來拿吧！拿去吧！」完全都不擔心會發生恐怖行動。我的科學老師幾乎什麼都給我，隨我們高興地實驗，所以我常常燒掉自己的眉毛。還有一次我想在我房間裡用釘子做實彈射擊，然後他就穿透了我房間的磚牆，我就眼睜睜看著它穿透牆壁，傻在那裡。

J：你有什麼實驗計畫是你一直想做但還沒有真的試過的嗎？

提姆：有一個我很想做做看的計畫，我稱它為「飛天掛勾」（skyhook），我甚至已經把草圖畫好了，你可以抓著它飛在天空上就這樣（提姆伸直左手做出超人飛翔的姿勢）。它最酷的地方是你可以像超人一樣憑空固定在一個沒有任何接著點的掛鈎，要做這個實驗我們需要超導體；當你用液態氮把它的溫度降低到一定的溫度的時候它就會產生磁性，所以我們就像做漢堡一樣，把超大磁鐵放在超導體上，然後降低超導體的溫度，磁鐵就會飛起來，然後我們再讓一個人抓住浮起來的磁鐵，他就會飛在半空中，挂在一個完全懸空的物體上。

但這個實驗非常危險，要是溫度沒有控制好，大磁鐵就會掉下來，然後你就會在大磁鐵和超導體間被夾成肉餅，所以我們到現在都還沒有做這個實驗，但我真的超想做的！

J：假如我下星期要去參加一場派對，我超想讓所有人對我印象深刻，有沒有甚麼可以現學現賣的速成科學表演呢？

提姆：喔！我要講其中一個我最喜歡的實驗，但它有點危險，你先拿一支點燃的火柴，把它放進微波爐裡再倒扣杯子蓋住，然後啟動微波爐，它開始加熱時候你就會看到火焰飛升到杯子頂端。

J：我看過那一集耶！

提姆：好，那我再教你另一招，你可以把燈泡放到微波爐裡，然後點亮燈泡。

喔，對了！還有一招，你需要一杯威士忌，還有一杯水，還有一個紙杯墊（或者名片）–最好使用shot glass效果比較好。把水倒扣在杯墊上，然後在疊在威士忌的杯子上，小心抽掉杯墊之後你就會看到兩種液體在互換。這只是運用非常簡單的科學原理，但看起來超酷！

經過了這次的採訪，我們發現原來《街頭科學實驗室》並沒有太過艱深的科學原理，有許多甚至可以應用在在家裡自己試試看，設計實驗的重點其實還是要跳脫思考框架，也可以用相同的科學原理嘗試多種變化，接觸不同領域的知識，並且不斷去試、去玩，或許你也可以設計出令人印象深刻的科學表演喔！（但天馬行空的同時也要注意安全，謹慎地看待科學實驗）

最後想請大家分享一下，無論是在生活中、實驗室或是舞台表演，有看過哪些精彩的科學實驗表演呢？那些表演是不是都偷偷用了相同的科學原理呢？