光害，害在哪？─節電屏東篇

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。

看英仙座流星雨需要做哪些準備呢？什麼時間、地點最適合呢？

什麼時間？

根據國際流星組織的資料，英仙座流星雨發生的時間從 7 月 13 日到 8 月 26 日，將近一個半月的時間，這段時間都可以看見英仙座流星雨。不過英仙座流星雨的極大期則是 8 月 13 日前後幾天，觀測條件好的地方，每小時最多可看見大約一百顆的英仙座流星！

流星雨幾乎都是下半夜才會進入高峰，這時流星雨的輻射點較高，可以看見從輻射點向四面八方輻射的流星。

什麼地點？

看流星雨其實不需要到高山上人擠人，找一個空曠、光害較少的地方就可以。

什麼設備？

眼睛最適合用來觀看流星雨，看流星雨不需要任何望遠鏡或昂貴的設備，不過一些簡單裝備可以讓你欣賞流星雨更輕鬆。

抬頭看流星，時間久了脖子就會痠痛，帶一把躺椅會讓你舒服很多。也可以帶睡袋或在地上鋪毯子，直接躺在上面觀看流星。

夏天的夜晚，蚊子還是很多，防蚊的東西不能少。記得要多帶衣服，尤其是前往高山看流星雨，入夜後會變冷。

觀看流星時，要注意觀星禮節。沒有必要的燈要關閉，手電筒或手機的燈要往地上照，不要把燈光往人照。如果附近有人在拍攝流星雨，更要注意燈光，不要影響拍照的天文同好。

往哪個方向看？

流星會出現在哪裡？這是無法預測的，唯一知道的是，英仙座流星雨的流星都是從英仙座的頭頂附近輻射出來的，流星會出現在天空中的任何角落。

怎麼拍？

用手機相機或一般數位相機拍流星雨，難度相當高，建議使用數位單眼相機比較可行。

單眼相機要架在穩固的三腳架上，廣角鏡頭拍攝的範圍較大，捕抓到流星的機會較高。盡量把光圈開到最大，鏡頭進來的光愈多，就能拍到愈暗的流星。另外，把相機 iso 值提高到 1000 以上，這樣可以拍到較暗的流星，不過 iso 愈大，拍起來的影像雜訊也愈多，試試不同的 iso 值，看看影像中雜訊的狀況。

把相機改為手動對焦，再把焦距調到無限遠，或對準一顆亮星，把影像中亮星大小調到最小。曝光的經驗值是 20mm 鏡頭約 10 秒，35mm 鏡頭約 6 秒，這樣影像中的星點會是圓的，不會拖出長線。

不要忙著拍照而忘了親身感受流星雨，用電子快門線設定每幾秒拍一張後，就讓相機自己去拍攝，回到家後再檢視拍照的結果。如果拍到流星，記得分享流星的美麗照片！

祝 流星滿天，觀星愉快

延伸閱讀：英仙座流星雨怎麼來的？

本文轉載自作者部落格「屋頂上的天文學家」，原文為〈英仙座流星雨要怎麼看？〉

編按：本文摘自《關於夜空的 362 個問題》，蒐集了英國最長壽科普節目《仰望星空》的觀眾提問。所有你對太空宇宙會有的疑問，都將在本書中為你解答。本節討論的是「過去和未來的天空」。

古文明如何準確測量星星的運動？

巴比倫人和蘇美人是世界上最古老的天文學家，他們在三千多年前居住於現在的阿拉伯地區。

太陽、月球和星星的移動，在古代就已經為人所知，此外黃道帶上的那些星座也是最早被發現的。當時的人可能已經知道，在不同的時間會看到不同的星星排列，但他們應該還不知道這是為什麼。這些文明是最早注意到天象變化的文明。他們可能注意到有些行星好像會在星星之間移動，特別是最亮的那顆：金星。當時也已經知道在夜晚或早上都看得到金星，蘇美人還發現了它的周期性。當然，他們並沒有因此思考到其他行星，而是聯想到神祇的活動。

巴比倫人知道各種不同的周期，主宰月相改變的周期就是其一；不過更重要的是日食和月食的周期。這些周期也流傳下來，到了在天文學方面非常有條理、邏輯的古希臘人手中。最令人震撼的天文事件自然是日食與月食。

事實上，許多古代文明都對這種現象感到害怕。雖然因為太陽與月球在天空中的運動方式不同，日月食發生的時間間隔似乎並不規律，但其實大約是每十八年發生一次。這段時間被稱為沙羅周期，是太陽、地球、月球三者形成的幾何系統回到相同配置的時間。再加上地球的自轉，就必須使用三個沙羅周期來計算，所以是大約五十四年發生一次。這表示，如果你觀察到一次日食或月食，那麼在一萬九千七百五十六天（或是五十四年又一個月）之後，在地球上同一個地點就能再看到一次幾乎一模一樣的日食或月食。

古代天文學留下令人著迷的遺產之一，就是安提基瑟拉儀，大約是西元前一世紀或二世紀左右建造的。銅製的安提基瑟拉儀是一九○○年在希臘的安提基瑟拉島發現的，經過深入研究後，學界發現這是由大約三十個細心配置的鑲齒排列而成的儀器，用來預測太陽、月球、行星在任何一天的方位。

製造者想必不知道太陽系的配置，因為這個儀器的設計是以地球為中心的模型為基礎，可是它對位置預測的準確度卻讓人驚訝。過去從來沒發現過類似的儀器；本質上而言，這是目前已知最古老的科學計算機。

至於星星本身的運動，在古代來說，是無法在某人的有生之年內測量出來的。古人很精細地測量了太陽在天空中的位置，所以能確定像是冬至、夏至這樣的至點以及春分、秋分的二分點時間。二分點出現在太陽通過天球赤道的時候，而有非常多的古代天文學家都會觀測太陽在天空中的位置。

地球自轉的歲差怎麼算？

西元前二世紀的希臘天文學家希巴克斯（Hipparchus）指出，和前人觀測到的結果相比，太陽在二分點的位置出現了相對性的改變，這個發現被稱為「分點歲差」。現在我們知道這是因為地軸相對於星星的移動所造成的，而這個發現成為了精密天文學的轉捩點。歐洲太空總署（ESA）的衛星伊巴谷（Hipparcos）就是利用這位天文學家姓名的發音，但是字母的拼法不同，因為其實這是「高度精密視差測量衛星」的縮寫。

伊巴谷是最早踏出第一步，排除地球是所有運動的中心的人。他觀察到太陽在全年中移動的速度會變化，而且計算出太陽中心的運動，一定會輕微地偏離地球。大約兩千年後，科學家才真的拋棄成見，推翻地球中心論，建立出地球以橢圓形軌道環繞太陽轉動的理論。

巴比倫人和希臘人都是最早在天文學上跨出一大步的民族，他們會測量太陽、月球和行星的移動。兩千多年後，哥白尼、第谷，還有克卜勒才又往前邁了一大步，拋棄地球是宇宙中心的理論。我（諾斯）認為，我們現在即將跨出在天文學與宇宙學方面重大的第三步，開始了解宇宙的真實規模。

英國最適合看極光的地方是哪裡？

唯一一個算得上看得清楚的地方是蘇格蘭。一旦越過北方的邊界，極光就沒那麼少見了，不過也沒有像挪威北部或阿拉斯加那麼頻繁。重點是要到一個真的很暗的地方，而蘇格蘭有些地方還能滿足這個條件。

所以定期觀測是值得的，不過也得準備好可能要等好一段時間。如果你去到挪威北部像是特浪索這樣的地方，那麼你在一整年裡，除了永晝的日子以外，幾乎每個晚上都能看到極光。

在《仰望夜空》播出的期間裡，天空有些什麼改變？夜空中有沒有新的天體出現，或者有沒有星星或其他天體的位置、外觀發生了改變？

很顯然，就算是在比《仰望夜空》節目播出時間更長的期間裡，星星和行星都不會改變。我們的確有看到幾顆彗星，一、兩顆明亮的新星。除此之外，情況都沒什麼改變。

我在主持《仰望夜空》的期間看過最壯觀的景象，應該是海爾波普彗星，那真的很壯麗，而且有超過一年的時間都能用肉眼看到它。我想當它離開我們時，我們都很傷心。別難過，它四千年後還會回來！

當然有些行星總是在改變，尤其是木星和土星。木星的雲帶在過去幾年中一直出現強烈的變動，而土星上則發生了劇烈的風暴。相當值得持續關注。

未來的觀星者會看到如我們現在所看到的北斗七星、獵戶座腰帶、老鷹星雲等這些星星的排列嗎？

根據我們目前的預測，未來不會有可偵測到的改變，但是當然如果是一萬年或是更久之後，這些星座一定會有改變。舉例來說，大熊座會扭曲，因為它的兩顆星（瑤光與天樞）在太空中是以與其他五顆相反的方向移動，遠離對方的。但是這些星星在太空中的移動實在太慢了，所以很難用肉眼看出來。

提醒你，一百萬年之後再回來，天空就會變得很不一樣。隨著時間過去，星座會因為星星的移動而變形，新的排列也會變得明顯。就連星雲也會隨著它們的中心出現氣體與塵埃生成的星星而改變，不過這個過程會需要幾百萬年的時間。

如果我們可以把時間快轉十億年，那時候的天空會是什麼樣子？會有多少星星不再存在？

如果快轉那麼長的時間，所有星座都會有非常大的改變，到時候我們已經認不出來那片天空了。除此之外，我們也無法辨識一些我們熟悉的星星，例如獵戶座的參宿七，到了那時候一定已經經歷了紅巨星的階段，也許在超新星的爆炸中死去。同樣的事也會發生在我們鄰近星系中的很多大質量的恆星上，不過也會有更多的恆星在天空中的其他位置出現。

如果把太陽系從銀河中拔出來，然後完整地放在太空中另外一個空曠的區域，我們會變好還是變糟？

這個嘛，我們會悲慘很多，因為我們只能看到自己太陽系的天體，對於星星會一無所知。事實上，我們的知識會被局限在很小的範圍內，有點像是去倫敦但只參觀維多利亞車站而已。一定要記得，天文學是最古老的科學之一，是古代文明不斷地重寫，增進我們對宇宙的了解的成果。

——本文摘自《關於夜空的 362 個問題：從天文觀測、太陽系的組成到宇宙的奧祕，了解天文學的入門書》，2019 年 4 月，貓頭鷹出版。

（本系列文章由經濟部能源局贊助，泛科學策劃執行。）

「喜歡嗎？讓我摘下一顆星星送你。」男生伸手抓向夜空中，手掌再度打開時，天上的星星已經化成星形墜鍊在女生面前。這浪漫的偶像劇橋段讓多少女生感動的熱淚盈眶！但在現實生活中，如果要複製這橋段的男生可要注意囉！

生活在流光溢彩都市中的我們，各式炫目的廣告招牌、複雜華麗的人造燈景早已經將天空中的星星「吃掉」了。為了能夠觀賞到完整的星座，許多觀星者都得要驅車前往高山或是海濱，遠離都市燈光的干擾。像是屏東縣的恆春半島算是近幾年最熱門的觀星點之一，每逢重要的天文景像，便會湧進上萬旅客，擠得街頭水洩不通。

消失的星星們，原來是被光吃掉的？

當室外空間的照明被過度使用時，這些過多的光線會直接、或是間接的照射到天空中的水氣、懸浮粒子與污染物，再往上散射（Dispersion），使得夜空被照亮，相對使星空的能見度下降，這種情形稱為「光污染」（Light pollution），又或是大家耳熟能詳的光害。城市中的街燈、廣告招牌、建築外牆的燈光佈置與人造燈景等，都是造成光污染的兇手之一。

光污染最初僅是天文學者與觀星者所關切的課題，但近年來許多研究發現光污染除了會「吃掉」星星外，同時還會影響動植物的日夜規律，例如使鳥在一天中提早開始鳴叫、使路樹落葉與變色的時間延遲等。除此之外，光汙染也會干擾海洋生態，甚至對人體睡眠與健康有所影響。

別再讓「壞光」綁架星星！

那該如何讓消失的星星重新回到夜空中呢？其實很簡單，但也不容易。國際暗夜學會（The International Dark-Sky Association）是美國的一個非營利組織，目標在保護夜間環境與夜空，避免受到過多的光害干擾，他們指出了五項原則：

1. 只在真正需要的時刻點燈（Only be on when needed）
2. 只對真正需要的地方照明（Only light the area that needs it）
3. 只用適度亮度的照明即可（Be no brighter than necessary）
4. 將藍光外漏的可能性降到最低（Minimize blue light emissions）
5. 將光源進行加蓋遮擋使其完全投射在地面（Be fully shielded pointing downward）

除了減少室外過度的夜間照明外，國際暗夜協會也指出燈具的挑選十分重要。設計不佳的燈具，如未加蓋、色光偏藍等，所產生的「壞光」，除了造成能源浪費外，未加蓋的光源直接照射眼睛，易使孩童眼睛受到傷害。

同時，過亮的光源會減弱人眼適應黑暗的速度，提高夜間駕車、活動等的危險性。最重要的是，這些「壞光」也使光更容易照射到天空中的懸浮粒子與水氣形成散射，產生光害，隱沒原本美麗的星空。

由民間到全國，再到全世界的熄燈響應活動

除了以上五個要點外，國際暗夜學會也聯合其他觀星家與學者，發起了「暗夜行動」（The dark sky movement）。

暗夜行動中，包含了2010年3月的「地球熄燈一小時」（Earth Hour），將近4,100個城市、87個國家參與響應。「夜空搜尋計畫」（Dark Sky Discovery Sites）則是試圖藉由教導民眾光害與夜空保存的重要性，喚醒社區意識來改善地區環境的照明與夜空的友善程度，建立一個夜空保護區，可由全世界各地的民眾自主申請認證點位。

在日本，也有類似從民間發起的熄燈節能與觀星活動，又稱為「燭光夜」。每年6月21日到7月7日的晚上8點-10點，鼓勵民眾關掉電燈點起蠟燭，響應的人士與企業逐年增加。在燭光夜期間，也會同時舉辦燭光音樂會、提燈會與觀星講座等，在倡導熄燈的同時，也帶來了另類的觀光特色活動。

屏東縣智慧節能計畫：借我30分鐘，讓星空再現屏東

隨著觀星與節電的熱潮，屏東縣政府近期開始推動「星空再現屏東」計畫，規劃將節電措施結合觀光產業，減少住宅與服務業部門的用電量。

相較於全國用電情形，屏東縣工業部門用電比例相對較低，僅佔全縣的 29.83%。住宅部門佔整體用電將近 40%，高於全國比例甚多。服務業部門比例則與全國相當。其中800千瓦（Kw）以上的 17戶用電大戶中有 7戶為旅館飯店業，呈現屏東縣產業除了農漁業外，觀光業亦為主要產業。

在「星空再現屏東」計畫中，期盼能夠藉由夜晚戶外觀星活動，將觀光人群帶離室內以減少用電量。同時配合觀星活動，鼓勵觀星地點的周圍地區關燈 30分鐘，以重現無光害環境。雖然對於實質節電成效幫助非常有限，但若是能學習國外經驗和結合觀光議題，喚起全民的節電意識，也許才是讓節能減碳精神深植在大家心中的最佳方式。

參考資料

• Fabio, F., Pierantonio, C., Christopher, D. E., David, M. K. & Abraham H.(2011). Limiting the impact of light pollution on human health, environment and stellar visibility. Journal of Environmental Management, 92, 2714-2722.
• 美國國際暗夜協會室外燈具選擇：http://darksky.org/lighting/lighting-basics/
• 「夜空搜尋計畫」（Dark Sky Discovery Sites）：http://www.darkskiesawareness.org/dsds.php
• 國際暗夜協會官網：http://darksky.org
• 日本燭光夜（キャンドルナイト）官網：http://candlemov.org