掩星觀測顯示鬩神星和冥王星大小幾乎相等

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。

尋找第九顆行星

1846年發現了太陽系中的第八顆行星海王星後，許多科學家就試著要去找第九顆行星。波士頓的富豪帕西瓦爾·羅威爾（Percival Lowell）非常喜歡天文，1890年代他在亞利桑納的旗竿鎮建造了羅威爾天文台（Lowell Observatory），羅威爾除了觀測火星外，也參與尋找第九顆行星的計畫。但是1916年羅威爾去世為止，第九顆行星一直沒有被發現。

1929年，在當時只有23歲的湯博（Clyde Tombaugh）受僱於羅威爾天文台，他主要的工作便是尋找第九顆行星。湯博使用的是一部33公分的望遠鏡，他在不同晚上拍攝天空中同一個區域的天體，然後將不同的照片做比對：因為相對於天空星星的位置行星會緩慢地移動，如果發現一個不曾發現的緩慢移動的天體，那麼它可能就是正在尋找的第九顆行星！

1930年2月18日，湯博比較1月23日和1月29日拍攝的照片時，發現一個小亮點移動了位置。接下來一段日子的觀測，確認這個天體確實在移動！3月13日他們把發現結果公諸於世。

這個重大的發現立刻成為世界各地的頭條新聞，羅威爾天文台於是公開徵求對這個天體命名，在許多的建議當中，最後選定「Pluto」冥王這個名字，因為這個字的開頭PL和羅威爾天文台的贊助人帕西瓦爾·羅威爾（Percival Lowell）名字的縮寫是一樣的。

冥王星和其他夥伴有點不一樣？

當冥王星的軌道被計算出來後，科學家就發現它和其他的行星相當不一樣，太陽系其他行星以接近圓形的軌道繞太陽運行，但是冥王星的軌道形狀卻相當橢圓，離太陽最近和遠的距離分別是29.7 AU和49.3 AU （AU是地球到太陽的平均距離），當冥王星離太陽最近時，甚至比海王星還靠近太陽。另外，太陽系裡的其他行星幾乎都在黃道面上繞太陽運行，但是冥王星的軌道卻偏離黃道面達17度！

除了軌道特異外，冥王星的質量還比其他行星小很多。1978年發現冥王星的最大衛星夏戎（Charon）後，透過夏戎繞冥王星的軌道，科學家可以計算出冥王星的質量，冥王星的質量只有地球的0.2%！

冥王星被發現後，就有天文學家預測在海王星外，還有許多小天體還沒被發現。但是一直到1992年才在海王星外發現另一個天體，1992 QB1。而到2017年年初為止，已經在海王星外發現了超過2000顆的這類天體，這些天體泛稱為海王星外天體（Trans-Neptunian object, TNO），其中2004年發現的妊神星（Haumea），它的質量大約是冥王星的三分之一，這些天體的軌道和冥王星類似，冥王星會不會只是海王星外天體中最大的一顆而已呢？

新天體的發現反而讓冥王星「降級」了？

2005年1月，麥克·布朗（Mike Brown）和他的團隊發現了一個新的天體，這個天體後來被稱為鬩神星（Eris），鬩神星的名字源自希臘神話，她代表著不和與紛爭，鬩神星就如同它的名字一樣，引發了冥王星是不是行星的爭論。

鬩神星的質量比冥王星稍大，但是體積比冥王星稍小，當鬩神星被發現時，有人稱它為第十號行星！但是另一些科學家卻不認為鬩神星是一顆行星，他們主張冥王星和鬩神星不同於其他行星，應該另外分類成一種新的天體。

冥王星到底是不是一顆行星？這個問題應該要回到最根本的地方，什麼是「行星」？如果行星被清楚的定義，那麼就可以解決冥王星是不是行星的問題。國際天文聯合會（International Astronomical Union, IAU）邀集了專家學者討論這個問題，2006年8月時公布了行星的定義：

1. 行星必須繞太陽運行。
2. 行星的質量夠重足以讓自己呈圓形。
3. 行星能夠清除軌道附近上的其他天體。

冥王星雖然符合第一和第二個定義，但是卻不符合第三個條件，因為冥王星的軌道上有許多的海王星外天體，那麼冥王星應該歸類為什麼樣的天體呢？

天文上常常用「矮」這個字來描述較小的天體，例如紅矮星是質量最小天恆星；棕矮星是比恆星質量小一些，不會產生氫核融合的天體；而矮星系是比一般星系還要小的星系。天文學家於是把不符合行星第三個條件的天體稱為「矮行星」（dwarf planet），所以冥王星和鬩神星就被歸類為這種天體。目前國際天文聯合會認定的矮行星有五顆：冥王星、鬩神星、妊神星、鳥神星（Makemake）和穀神星（Ceres），另外還有一些天體在矮行星的候選名單之中，科學家相信還有許多矮行星在海王星之外等著被發現。

麥克·布朗本來以為發現了第十顆行星，但是因為鬩神星的出現，最後太陽系行星的數量，反而從九顆降為八顆，這可能是他沒有預料到的結果。麥克·布朗因為發現鬩神星，讓冥王星被降級，所以他被封為冥王星殺手，麥克·布朗似乎還蠻喜歡這個封號，他還為此寫了一本書《我是如何殺了冥王星的》！！

所以冥王星就從此過著身為矮行星的生活了嗎？

仔細看一下國際天文聯合會對行星的定義，這個定義似乎是為冥王星量身定做的，感覺就好像刻意要將冥王星排除在行星之外。

其中感觸最深的應該是艾倫·斯特恩（Alan Stern），他是新視野號太空船的計畫主持人，2006年1月新視野號（New Horizons）發射升空時，這艘太空船的最主要目的是探索太陽系裡還未被太空船探訪的最後一顆行星：冥王星，結果新視野號升空幾個月後，冥王星就被降級為矮行星，原本要探訪的冥王星，變得不再是一顆行星，情何以堪！

艾倫·斯特恩認為國際天文聯合會對行星的定義有問題，也不夠嚴謹。以木星為例，木星繞太陽的軌道上並不是只有木星而已，它的軌道上還有兩大群的特洛伊小行星（Trojan），這些小行星和木星一起繞著太陽運行，這表示木星並沒有清光軌道上的其他天體。另外，地球附近也有近地小行星，地球也沒有完全清光軌道上的天體。如果根據國際天文聯合會的定義，木星和地球也不能算是行星！

最近有一些人（主要是包括艾倫·斯特恩在內的新視野號團隊）主張應該把冥王星再列為行星，他們認為行星應該重新定義：行星是比恆星還要小的天體，它們不會進行核融合反應，本身的重力能夠讓自己呈球形，而且和它們的運行軌道沒有關係。根據他們的定義，太陽系裡的行星數量會暴增到大約110顆！因為一些較大的衛星（包括我們的月球）都會升級成行星！他們已經將提議交給國際天文聯合會，冥王星會不會重新回到行星的行列？就讓我們拭目以待吧！

• 原文刊登於科普寫作網路平台，以及作者部落格「屋頂上的天文學家」。