史高維爾辣度怎麼量？為什麼我們愛吃辣？——那些關於辣椒的二三事

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。

辣椒裡的辣椒素會刺激皮膚疼痛纖維，觸發「痛覺」和「溫度」神經。痛覺讓口中產生灼熱感，灼熱感讓神經誤以為體溫上升，為了調節體溫身體大量出汗散熱！

辣椒是人類種植最古老的農作物之一哦！考古學家估計，在西元前5千多年，辣椒就已經是美洲瑪雅人的食物囉！
可是在東方，華人使用辣椒的歷史，並沒有那麼長……

味覺故事——辣味的古往今來

辣椒引進東亞大約只有三百多年，之前華人菜餚上的辣，來自葱薑蒜、花椒還有茱萸，辣椒反而被當成觀賞用植物…但後來，又是怎麼被普遍使用了呢？

過去，住在高山區、離海邊較遠的居民，取得鹽巴不易，居民試著在菜餚中加入辣椒，取代鹽巴來提味。

辣椒普遍被種植後，不但取得容易，還補強了缺鹽的窘境。而又辣又痛的感覺，讓古今中外人人都上癮，成為菜餚中重要的調味料哦！

吃辣和吃冰哪一個可以讓體溫下降呢？實驗結果顯示，辣椒裡的辣椒素會刺激皮膚疼痛纖維，觸發「痛覺」和「溫度」神經。痛覺讓口中產生灼熱感，灼熱感讓神經誤以為體溫上升，為了調節體溫身體大量出汗散熱！而吃冰，雖然能讓人瞬間感到涼爽，但人體會察覺到體溫下降太快，會自動調節體溫，反而體溫會上升！

全新第三季《神廚賽恩師》

公共電視科普節目《神廚賽恩師》 ，結合科學、廚藝與食育教育，引領大眾用有趣的方式、從 Science-科學角度讓大眾了解傳統廚藝「伙房 36 法」中的科學知識。第三季節目於 2023 年 2 月 3 日起，每週五晚上 6 點在公視主頻首播，公視 3 台每週五晚上 7 點首播，重播時段為公視主頻每週六早上九點三十分與公視 3 台週日晚上六點播出。

▸《神廚賽恩師》第三季將於 2/3（五）起，18:00 在公視主頻首播

 其他播出資訊

▍ 公視頻道每週五晚間 18:00、公視三台每週五晚間 19:00 （首播）

▍ 公視頻道每週六早上 09:30、公視三台每週日晚間 18:00 （重播）

▍ 並將於公視+ 影音平台完整上架　敬請期待

▍ 烹調中蘊含科學原理，一起發現料理中樂趣

生物學上，辣椒的辣不屬於味覺或嗅覺，而是一種本能和直覺上令人不適的灼熱感。動物不偏好這種感覺，但是人類卻對這樣的刺激躍躍欲試。至於為什麼辣椒會在各種料理中這麼普遍，以及為什麼有些人即使受盡折磨，也要嚐一口那辣死人的滋味，科學上有幾種解釋，不過到目前都還沒找到完全讓人信服的理由。

其中一個理論講的是地域性：吃辣會使人流汗，可以幫助散熱，所以辣椒在熱帶地區比較常見。但是這個說法不能解釋，為什麼寒冷地區的人也逐漸吃起辣來了。另一個理論認為，吃辣可以刺激感官：食品科學作家哈洛德．麥克吉（Harold McGee）表示，嘴巴裡和舌頭上的神經受到灼熱的刺激後，味蕾會短暫的對觸覺和溫度變化等變得比較敏感，這麼一來，食物的味道嚐起來會更鮮明、更令人愉悅。但另一方面也有科學證據指出，辣椒造成的灼熱感，其實會讓神經的感覺變得比較遲鈍。

在生物學上完全講不通的人類吃辣習性，可謂一宗味覺懸案。甜味、苦味、酸味、鹹味或鮮味都有悠久的歷史，它們的存在比人類早了數億年，但是辣味對智人來說，還是一種頗為新穎的味道。辣椒的起源地在南美洲安第斯高原（Andean highlands）橫跨現今秘魯和玻利維亞的地方，距離現代人起源的東非大裂谷（East African Rift Valley）非常遙遠。

人類首度品嚐辣椒，大概是在一萬兩千年前，從亞洲遷移到美洲的路上；真正變得比較普遍，則是五百年前左右。人類不斷在嘗試新的口味、愛上新的味道。辣椒的興起意味著，人類還在發掘新的感官刺激味，持續拓展我們的味覺版圖。這當中的意涵相當複雜。人類的味覺和嗅覺，與生理學之間有很密切的關聯，不管在新陳代謝、情緒和社交上，都扮演著重要的角色。突然闖進一種全新的味道，而且是以強烈而神祕的神經化學訊號刺激我們的大腦和身體時，會帶來什麼樣的衝擊呢？就像過去幾個世紀以來，我們飲食中的用糖量大增一樣，辛辣口味對人類的生理和飲食趨勢也是一大考驗，不同的是，辣味帶來的影響，有可能是利多於弊。

就像綠花椰菜的苦味一樣，辣椒的辣也是植物的防禦武器。六千五百萬年前，正當恐龍步入歷史時，開花植物還只是植物界裡地位卑微的成員，為了應付氣候變遷和日益壯碩的哺乳動物，玫瑰長了刺，辣椒則使出了辣椒素。

辣椒和曼陀羅同屬以化學防禦能力著稱的茄科（Solanaceae）植物，兩者都會製造毒素。曼陀羅花製造的毒素會讓人出現幻覺。不過，大部分的茄科植物，像是馬鈴薯、番茄、茄子等，在經過幾千年的培育後，都不再帶有這些毒素了。

但是某些植物，像是辣椒和菸草等，我們反而是用盡各種手段來提高它們的活性成分效果。我們稱這類有效成分為植物鹼，它們對我們的身體和心理都有強大的作用。除了辣椒素和尼古丁，這樣的植物鹼還包含咖啡因，以及海洛因和古柯鹼裡的活性成分。獨具風味的食物也常含有植物鹼，像是巧克力就富有苯乙胺（phenethylamine）和花生四烯乙醇胺（anandamine）等多種植物鹼成分。其中的苯乙胺是一種溫和的安非他命，花生四烯乙醇胺則是一種神經傳導物質，可以刺激大腦裡的快樂熱點（hedonic hotspots），引發快感。

是什麼原因，讓辣椒非得採取這樣強烈的手段，讓動物們避之唯恐不及呢？又為什麼有些野生辣椒不會辣呢？如果辣椒素存在的目的是驅離動物，那麼，那些不辣的不就失去保護能力了嗎？

華盛頓大學的生物學家強納生．圖克斯伯里（Jonathan Tewksbury）利用生長在玻利維亞高原，有的辣、有的溫和的野生番椒（Capsicum chacoense）研究了這個問題。他發現有些昆蟲具有細長的吸吮器，會導致這類野生番椒遭受真菌感染，進而腐爛、無法生成種子。圖克斯伯里走遍了安第斯山谷，在山谷裡到處嚐試番椒、觀察它們的外皮是否有蟲子咬過的痕跡、檢驗是否有感染跡象。最後發現，不辣的番椒受到感染的情形，比會辣的番椒嚴重許多，顯示辣椒素確實可以驅離害蟲，甚至殺死病菌。

但這還是無法解釋為什麼有些辣椒不辣。在研究它們的分布情形時，圖克斯伯里發現了一件有趣的事。不辣的番椒製造的種子數量比較多、質地也較硬，另外它們傾向於分布在較高、較冷的地區。這除了意味著辣椒素可能可以抑制繁殖，還推論出在海拔較高的地方，因為感染真菌的機率較低，所以辣椒素的存在也不是那麼重要了。他繪製出來的地圖顯示，最辣的番椒多分布在山谷裡較溫暖的地帶。此外這份地圖也指出，過去幾萬年或幾百萬年來，辣椒從山上往低處擴展它們的版圖時，辣度是一路增加的。

對辣椒素沒有辨別能力的鳥類吃了辣椒，排出它們的種子，讓辣椒得以四處擴展。等到人類出現，辣椒的分布已經從南美洲、加勒比亞海岸，一路擴展到北美洲了。人類第一次感受到辣椒的辣，是在墨西哥的某處，想當然，這個初體驗不是太美好。不過，沒多久後情況便改觀了。

• 本文摘選自 PanSci 泛科學 3 月選書《品嘗的科學》，「行路」出版。