灑鹽融雪的後遺症

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。

台灣最近（1月23~26日）的超級寒流不僅造成災害，農漁業損失慘重，還讓低海拔地區甚至平地雪霰紛飛，台北、新竹、嘉義氣象站更是設站以來首度下霰。大家可曾知道，在清朝的太平盛世時代，台灣平地是經常下雪的！

小冰河期

清康熙35年（1696年）出版的《台灣府志》中，雞籠積雪為台灣八景之一。雞籠在當時大部分為尚未開發的蠻荒之地，位於當時的諸羅縣，除了現今的基隆之外，也泛指台灣北部台北、淡水等地區。

根據《台陽見聞錄》：

「雞籠山在基隆廳治。台地氣候，南北迥殊。北境冬寒，與內地無大異。茲山為北境盡處，山大而高，下逼巨海，名為大雞籠。至冬常有積雪，台人取以列郡治八景焉。」

因此雞籠積雪的確切地點，可能是現在的基隆山（海拔588m），或者海拔超過一千公尺的七星山、大屯山一帶，至今無確切說法。同治年間《淡水廳志》的「淡北八景」也提到「屯山積雪」，可以推知陽明山以及台北其他沿海山區，在清治時代是經常下雪、積雪的！

原來，約在16世紀至19世紀，也就是明清時代，全球氣溫明顯下降的現象，稱為小冰期或小冰河期。氣溫最低時正巧是清朝地康熙、雍正、乾隆盛世。不僅雞籠山白雪皚皚，許多史書也都記載台灣西部平地下雪。

康熙22年（1683年）十一月，《台陽聞見錄》提到「是冬，北路降大雪，寒甚」、《諸羅縣志》記載「雨雪，冰堅厚寸餘」。乾隆53年（1788年）二月，《淡水廳志》表示「大雨雪，饑，斗米千錢」，顯見寒害對農作物收成的負面影響。咸豐7年（1857年）一月，《淡水廳志》和《苗栗縣志》都有大雪的記錄。1892至1893年的冬天台灣更是嚴寒，地方史料記載不僅澎湖「奇寒」，雲林崙背「大雪，五穀、豬羊多凍死」、嘉義新港「雪下數寸，六畜凍死」，北部的新竹竹東更是「大雪連下三日，平地高丈餘」。

馬偕博士（George Leslie Mackay）在1872至1901年旅台期間，也留下許多台北地區的天氣記錄。馬偕於日記裡也記載1893年1/17-18日，大廳裡只有華氏42度（攝氏6度），連觀音山（海拔616m）都下雪，他甚至還上觀音山裝滿兩大桶的雪，帶回平地給孩子看。1892-93年的冬天，可能是台灣有史以來最冷的一個冬天！由此可見，雖然雞籠山、大屯山積雪景色優美，但小冰河期的低溫造成糧食作物生長季縮短、產量降低，農牧業損失慘重，造成全球各地饑荒連年，死亡率上升，造成的災害不可小覷。

台灣近代降雪記錄

全球氣溫在進入20世紀後逐漸恢復正常，日治時期以及民國時期平地幾無降雪記錄，但當時的台灣氣溫依然比現代低，台北大屯山（海拔1093m）降雪依然是稀鬆平常的事情。日治時期比較可觀的記錄，包括《臺北縣志大事紀》中記載1917/1/8 「大屯山降雪為歷年來罕見，淡水線火車開賞雪加班車」、1919/3/2大屯山春雪、及1934/1/29 「天氣驟寒，七星郡大屯山降雪盈尺」。1896年2月，日本在台灣設立台北、台中、台南、恆春、澎湖五個氣象測站，台灣氣候才開始有正式的科學記錄。

台北測站在1900/2/13測得零下0.2 °C，戰後的1963/1/28測得零下0.1 °C、前一天台中最低溫更達零下0.7 °C，各地普遍結霜，但以上幾次都沒有降雪記錄。1962-63年台灣冬天在近代大概是數一數二的嚴寒，其中1963年一月的台北市，有28天達到寒流標準（最低氣溫10度以下）！但當時天氣多為乾冷，也沒有下雪。倒是1958/2/13台北氣溫低達2.6 °C，空軍氣象官李富城先生（現為氣象主播）回憶：

我跟一個老長官，我們倆一起出空軍總部大門，我們倆一出，下雪了，台北市天空有飄了幾片雪，我說：「啊，下雪了。」

那天陽明山大雪紛飛，景象跟前幾天的寒流相當雷同，但當天氣象局在台北市並沒有正式降雪記錄。

現代受全球暖化以及都市熱島效應的影響，台灣氣溫節節上升，但全球暖化的後果，不僅僅是氣溫上升而已，更可能造成極端氣候頻率增加。這場讓台灣遍地下雪的超級寒流，是否表示著未來包括寒流在內的極端氣候會更加頻繁呢？是值得大家省思的一個問題。

參考文獻

• 民視節目《台灣演義》，2013年8月25日。
• 許玉青，《清代臺灣古典詩之地理書寫研究》，國立中央大學碩士論文，2005年6月17日。
• 《臺陽見聞錄》，維基文庫。
• 維基百科小冰期。
• 李禎祥，1893年雲林嘉義大雪：台灣史上最冷的冬天。
• 那年淡水有多冷，淡水導覽旅遊暨文化活動手記。
• 台北氣象站，中央氣象局網站。
• Mata Taiwan，永和汐止都下雪下霰了！那台南到底會不會下雪？

文/邱韻如

 冰雪奇緣在台灣

全台各地紛紛傳出下雪的消息，大家都為這六角冰晶興奮不已，尤其是生平第一次在台灣看到雪的朋友，必定難忘這段「冰雪奇緣」。

迪士尼卡通《冰雪奇緣》的製作團隊，為了打造這部影片裡的雪花，敦聘專門研究雪花的物理學家當顧問，繪製了2千多種不同形狀的雪花。因為不同濕度與其他外在條件，都會造成雪花結晶的不同，所以沒有一個雪花結構是完全一樣的。

最早出書研究雪花形狀的科學家，是克卜勒（Johannes Kepler,1571–1630），他在1611年出版《論六角雪花》這本書，描述了雪花的六角結構，成為結晶學的先驅。

雪花飄飄何所賜？

1611年新年，克卜勒還在魯道夫二世的宮廷擔任皇家天文學家，但是薪俸老被積欠，他的太太芭芭拉從1610年底就得了重病，不斷發燒。這時的布拉格，天寒地凍，克卜勒走在查理大橋上，正傷腦筋要如何籌措新年禮物回報他的贊助人兼好友Johannes Matthaeus Wacker von Wackenfels (1550–1619)。他仰天問上蒼，像我這樣一無所有的窮學者，能買什麼禮物啊？雪花飄在他的身上，克卜勒看著這微不足道的雪花，有了好點子。他寫了這本24頁的小書，送給贊助人當作微薄的新年禮物。這本用拉丁文撰寫的小書，題為《Strena Seu De Nive Sexangula》（翻譯成英文是A New Year’s Gift:On the Six-Cornered Snowflake）。

這裡面還有一些文字隱喻。拉丁文的nive和nix，都是指雪（snow）。巧的是，德文nix的意思是nothing。克卜勒在書一開始，就不斷的提到Nihil, Nihilo, Nihili等，這幾個字都是nothing的意思。

Cum non sim nescius, quam tu ames Nihil, non quidem ob pretii vilitatem, sed propter lascivi passeris lusum argutissimum simul et venustissimum: facile mihi est conjicere, tanto tibi gratius et acceptius fore munus, quanto id Nihilo vicinius.

Quicquid id est, quod aliqua Nihili cogitatione tibi allubescat, id et parum et parvum et vilissimum et minime durabile, hoc est pene nihil esse oportet. Qualia cum in rerum natura multa sint, est tamen inter ea delectus. Cogitabis fortasse de uno ex atomis Epicuri: verum id Nihil est. Nihil vero a me habes antea. Eamus itaque per elementa, hoc est per ea, quae sunt in unaquaque re minima.

《De Nive Sexangula》前兩段文字（拉丁文）

來自上天的禮物：禮輕情意重

對於克卜勒這樣擁有Nothing的人，所能付出的也是Nothing。天上飄下的nix啟發了他這份近似Nothing(nix)禮物的靈感，禮輕但情意重。

What do astronomers and mathematicians “who have Nothing and receive Nothing” have to give, but Nothing? [2]

送出這份雪花禮物之後，他更加一無所有了。1611年對克卜勒來說，是難熬的一年。帕紹軍隊來到布拉格，把傳染病帶進城裡，也把支持他生計的皇帝魯道夫二世趕下台。年初，三個小孩都染上天花，最大和最小的都倖存下來，但年僅六歲的兒子Friderich卻於二月過世，大病初癒的太太也悲傷消沈，於七月過世。在戰亂中，人的生命變得微不足道，更不知道未來的希望在哪兒。1612年，魯道夫二世駕崩，42歲的克卜勒同時遭遇政治劇變、宗教緊張以及家庭悲劇，於是舉家離開布拉格，前往林茲(Linz)開展新的生活。

虎克透過他打造的顯微鏡畫出雪花

1635年，法國著名哲學家和數學家笛卡兒(René Descartes,1596~1650)，用文字詳細描述了他用肉眼觀察到的雪花結構[1]。1665年，虎克(Robert Hooke,1635~1703)在《Micrographia》(顯微圖譜) 書中，描繪出他從顯微鏡中所看到的雪花。

雪花與砲彈的堆積

克卜勒怎會研究雪花的結構？這和他先前思考過砲彈怎麼堆有關係。也就是說，雪花的形狀研究跟堆砲彈有關！

圖3. 克卜勒《論六角雪花》裡的兩個圖。

堆砲彈的問題起自於沃爾特·雷利爵士（Sir Walter Raleigh,1552-1618）[1]給了他的助手兼朋友哈利歐特（Thomas Harriot,1560-1621）[2]一個問題：在甲板上堆砲彈，要怎麼堆才會最節省空間呢？

哈利歐特曾在1591年出版一本關於各種堆疊問題的研究，並曾發展出某種早期的原子論來。克卜勒也研究球的各種排列，於1606年寫信給哈利歐特，並在1611年《關於六角雪花》（On the six-cornered snowflake）中再次提出堆砲彈的方式，這就是所謂的克卜勒猜想（Kepler conjecture）。

克卜勒為何會對堆球有興趣？猜想可能和他研究宇宙的奧秘有關。克卜勒在1596年出版的《宇宙的奧秘》書中以『柏拉圖多面體』及以球的內接和外切５種正多面體來描述各行星與太陽距離的關係，這種數學與天文的巧合，真是巧合到令人讚嘆！

見微知著：飄飄何所似？

在台灣各地興奮大喊「下雪了」的這一天(2016年1月24日)，中央氣象局在下午的新聞裡解釋說：目前各測站還沒有觀測到下雪現象，不排除是「霰」在天空結成，落地時還沒融化，才讓民眾有機會捕捉到難得畫面。氣象局特別強調：雪和霰不同，雪的結晶是六角形，通常發生在零下5度的低溫環境，重量也比較輕，但冰霰較重，也非六角形結晶，掉到地面速度較快，有時候掉到地上還會反彈，可作為民眾判斷依據。

不少民眾開始注意自己所看到的「雪」是不是「雪」。在電腦前面藉觀看好友臉書賞雪的我，看到不少好友都用相片「證明」他們看到的是六角冰晶～名副其實的「雪」。

在冰冷的此時此刻，更加佩服與感謝，四百多年前，見微知著的克卜勒送給大家的這份新年禮物。

參考資料

• [1] Historic Snowflakes in SnowCrystals.com
• [2] On the Six-Cornered Snowflake

延伸閱讀

• [1] 沃爾特·雷利爵士（Sir Walter Raleigh,1552-1618），英國伊莉莎白時代著名的冒險家，是名廣泛閱讀文學、歷史、航海術、數學、天文學、化學、植物學等著作的知識分子。
• [2] 托馬斯‧哈利歐特(Thomas Harriot,1560-1621)是英國數學家兼天文學家，他比伽利略更早透過望遠鏡畫月球表面，但卻少為人知，絕大多數人還是以為伽利略是第一個畫月球表面的人。（進一步參考：邱韻如(2012)，伽利略不是第一個用望遠鏡窺月的人？刊登於《科學月刊》43卷10期）