小小的寒意

发明家杰夫·科洛发现了一种冷却过热电脑的新方法。

在位于加州利弗莫尔的能源部桑迪亚国家实验室的深处，一个黑色的铝盘放在工作台上，周围是一组测试设备、电线、旋钮和刻度盘。这个圆盘有螺旋状的鳍，看起来有点像儿童的拼图，但如果它能发挥它的潜力，它可以从美国的能源账单中减少相当于400多个煤电厂的电力，据它的发明者，1990年的杰夫·科普罗说。

从威博体育毕业时，科普罗主修化学，对仪器——科学家用来测量材料和现象的工具——很感兴趣。在哈佛大学获得物理化学博士学位后，他开始设计仪器来研究污染、气候变化和臭氧消耗。这将他带到了华盛顿特区的海军研究实验室，那里的研究人员必须将基于激光的仪器安装到无人驾驶飞机上。气体激光器太重，易碎。固态激光器更轻，更坚固，但不够强大。

科普罗和他的同事达夫·克林纳（Dahv Kliner）开始研究用掺杂光纤制造激光器。“在那个时候，”Kliner回忆道，“一千瓦的峰值功率对于光纤激光器来说已经非常高了。我们想要达到很多千瓦。”传统观点认为，光纤必须尽可能保持直，因为弯曲的光纤会干扰它所携带的信号。由于光纤激光器主要用于低功率电信威博体育（数据而不是能量），没有人考虑过弯曲光纤如何扰乱信号-中断电话是讨论的字面和比喻的结果。然而，Koplow和Kliner忽略了这个教条，他们发现小心地弯曲光纤激光器会发出噪音，让想要的光通过激光器传播。这打破了被认为是硬性上限的限制，并在功率输出方面产生了千倍的改进。它使光纤激光器的功率达到兆瓦级，为科学、工业和医学领域的高能光纤激光器创造了新的市场。

科普罗本可以在激光研究领域找到一份轻松的工作，但到了2000年代中期，他变得焦躁不安。“我基本上到了40岁左右，”他说，“然后问自己，‘我还想继续做我正在做的事情吗？’”在建造了一些仪器来研究对大气造成的破坏之后，科普罗想要从根源上解决气候问题：能源。

科普罗有条不紊地解决了这个难题。“电力的三大消费者是制冷、照明和电机，”他说。“我决定解决的第一个问题是传热，因为这是一个相对独立的问题，我可以自己完成，而不需要一个大团队。”

什么是“传热问题”？如果你曾经在电脑里看到灰尘结块，被冷却风扇的嗡嗡声弄得发疯，或者因为显卡太慢而被弄得一团糟，那么你已经遇到了它的一个方面。你运行电脑芯片的速度越快，它们产生的热量就越多，而它们的性能受到它们释放热量的速度的限制。

在过去的40年里，芯片冷却技术的现状一直是在处理器上贴一个带翅片的金属散热器，在上面夹一个风扇，然后对着它吹气。然而，空气分子通过边界层中的粘性力顽强地附着在散热器上，该边界层像毯子一样捕获热量。向散热片吹更多的空气会产生越来越少的回报：它会消耗更多的能量，制造更多的噪音，并聚集更多的灰尘，这些灰尘会进一步覆盖散热片。到2003年，处理器的速度停滞在每秒30亿次处理（3ghz）左右，超过这个速度，传热问题就阻碍了进一步的发展。

科普罗回到了基本原则。“如果你想让空气流过散热器，”他解释说，“你所关心的就是相对运动。你并不关心是空气在动，还是散热器在动，或者两者都在动。我的想法是，‘好吧，为什么不直接传递那个相对运动呢？’”Koplow的研究使他在1956年发表了一篇晦涩的论文，描述了一种奇特的效应：旋转圆盘的表面通过离心使边界空气层变薄而传递的热量远远超出了传统的预测。这种机械的jujuistu利用空气本身的质量来克服它的粘度，并把边界层扔到一边。“当我第一次向流体动力学专家提出这个想法时，”Koplow说，“他说他从未听说过这个效应，并且持怀疑态度。但是，它确实存在，而且非常强大。”

最终的设计在2009年取得了成果，在一个空气轴承上旋转的散热器上，空气轴承几乎是无摩擦的，就像在冰上曲棍球桌上漂浮的冰球一样。Koplow实验室的原型比传统的散热器性能提高了10倍。在翅片表面，Koplow测量了30倍的传热改善。效果得到了证实。

从那时起，科普罗的发明就一直在通过专利局、桑迪亚大学的技术转让官僚机构，进入市场。一旦发布，它可能会改变高能耗的服务器群和消费电子产品。这种冷却器制造成本低廉，几乎没有噪音，不会积尘，也不会磨损。

计算机是开始，但绝不是结束。每一台脏的空调和每一个被低效风扇吹进空气的满是灰尘的冰箱盘管都面临着和一台散热片满是灰尘的电脑同样的问题。如果冷却器的基本原理可以扩大到这些更大的用途，Koplow预测它可以减少美国总电费的7%。桑迪亚国家实验室的官方发布称其为“根本性突破”。

科普罗发明的惊人之处在于它们的范围（他的专利改进了从激光到专利制度本身的一切）和它们的优雅。Koplow说：“人们回想起来，认为这是显而易见的。“当人们说，‘哦，对，当然！这就是你想要的方式。’”但拍额头掩盖了真正推动他创造力的东西。Koplow的办公室提供了一条线索：书几乎覆盖了所有的表面。文本热力学与有机化学，流体动力学，量子力学，数学，光学，微处理器设计，经典力学，和工业供应目录的竞争。他们的头衔显示不出专业化；他是这方面的专家。

当他致力于重新发明灯泡和电动机（正在申请专利）时，科普罗亲切地回忆起他在里德学到的科学方法。他说：“它们教你从总体上思考问题。”“这种情况正变得越来越不常见……里德培养了解决难题和理解事物的浓厚兴趣。它带来了巨大的红利。”

里德还教会了他考虑大局的价值。“人们问，‘你是怎么想出这个突破的？“这就是我的思维方式的用武之地，”科普罗说。“我说，‘回顾过去，再学习。我们怎么会沦落到这种地步？’”有时候，似乎只有回头才能往前走。

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