永远亭坑钱计划——你是否应该买超声波睡猫

ErwinTATP

永远亭坑钱计划——你是否应该买超声波睡猫

ErwinTATP, ██大学化学与███████专业

北京市██区████路██号 100███

摘要
这玩意可能是个坑爹的驱鼠器，但一定会引发一场能源革命。买买买！不过要先带点护具。
关键词:超声波驱鼠 鼠害防治 光电转换 清洁能源 健康


Abstract
This might be a shitty rodent repellent, but it surely will begin an energy revolution . Shut up and take my money!
But first I need some earplugs.
Key words: ultrasonic rat repellent,  rodent control, photoelectronic conversion, clean energy, health

1. 引言
在《东方铃奈庵》第21话中，铃仙·优昙华院·因幡制做了一种超声驱鼠器，解决了人类村落夏日的鼠患。根据漫画中的相关描写，该驱鼠器的特性如下：1，通过发出人类听不到的超声波驱逐老鼠；2，是一种电器，使用月光充电；3，由铃仙·优昙华院·因幡在永琳不知情的情况下，利用月球科技制造。[0]

图1. 铃仙·优昙华院·因幡对驱鼠器原理的解说。来自参考文献[0].

本文对该驱鼠器的驱鼠原理可行性和月光-电能转化特性进行了分析，推测了实现漫画所述效果的科技条件，并提出了在外界使用相似原理驱鼠器的一些重要注意事项。

2. 使用声波驱鼠之可行性
2.1 声波驱鼠原理及相关研究
使用电器发出“超声波”来实现各种应用这个想法，自手机普及后已经广为大众所知。这种想法的理论依据是，动物可以通过人类听不见的高频率声音获取信息（导航、交流等），因此某些高频率声音可以干扰它们的交流，或者像语言一样传递某些特定信息，实现驱逐/诱捕的目的。
早在1914年，就有研究显示使用声能和超声波能量可以使老鼠出现异常行为，比如乱跳、暴走、猝死等。[1]后来人们逐渐确认是20kHz以上的声音会对啮齿动物产生效果。对于老鼠而言，他们（雄性）在感到捕食者的威胁，采取防御姿态时，会发出22kHz~28kHz的超声波[2][3]。


2.2 声波驱鼠的健康影响

图2. 本居小铃(右)和雾雨魔理沙（左）对驱鼠器发出的超声波表现出不同的反应。来自参考文献[0]

如图2所示，小铃能够感觉到睡猫发出的声音，而魔理沙感觉不到。实际上人类的听力上限确实有随年龄增长而下降的趋势。但是根据这个趋势来推断魔理沙的年龄相当不可信：有些30岁左右的女性照样能听到20kHz的声音，也有相当多10-14岁的少女听力上限只有16kHz左右。[4]
另外，“感觉到”不一定是听到。根据英国健康保护局的报告，长期暴露于高强度超声中可能同样会导致听力损伤，肢体震颤，暴躁等症状；严重者会因为超声波对人体器官组织产生的热效应（像是对外散射的微波炉）导致组织损伤[5]。因此健康保护局建议公众环境的超声波应当低于70dB(20kHz左右)或100dB(25kHz以上)。请注意：分贝是声音的强度单位，听不见的声音当然可以用分贝衡量强度。一个例子是，听障者也能感受到低音炮的震动。
当然一般情况下不太可能会长期暴露在这种超声波下，除非故意购买超声波源，比如超声波驱鼠器。


2.3 声波驱鼠的有效性分析
1996年的一篇综述显示，不管是连续扫描还是随机产生不同频率的超声波，超声波驱鼠只有一周左右的效果，之后效果会和控制组无异[1]；到了2013年，对“啮齿类动物破坏鸟巢和鸟蛋”的行为研究显示，室外条件下超声波驱鼠的长期效果和控制组无异。[5]当然淘宝上的商家和买家不这么认为，商家认为长期暴露在不知道多少分贝的随机超声波下是对人体无害而能长期驱赶老鼠的[6]；而买家则是货物到手之后直接给好评，不管效果如何。[7]
驱鼠效果不佳可能由如下几个因素导致：首先，我们有理由推测老鼠的声音信号是比较复杂的，因为已经有研究显示老鼠“进入防御”和“发出警告”的声音有一定差异[3].而发出随机的声音在它们看来只是胡言乱语而已，经过一段时间就可以适应。其次，超声波的波长较短，和室内障碍物的尺寸差距更大，因而绕过障碍物的能力更低，环境障碍因此会严重影响驱鼠效果。[1]此外，超声波的传播更加集中，因此啮齿类动物寻找声源更为容易，也就更快能够找出应对方案。[1]
不管老鼠是不是如某些研究所说，是创造了我们的智慧生物[8]；这点生存技巧和环境适应力应当还是有的。
实际上地上人类现有的驱鼠药物无论短期效果还是长期效果均远好过超声驱鼠[5]，如果永琳出手配制更先进的药物根除鼠害显然不是问题。比如让雌鼠只和雌鼠交配的同性恋炸弹[9]等。


3.月光充电能力的重要意义
根据文中描写，该驱鼠器能够使用月光充电。由爱因斯坦的光电效应理论可知，将光能转化成电能，需要：1，光子具有一定能量，其能量可以转化为电子的能量，让电子自低能级跃迁至高能级。注意一个光子只能激发一个电子，一个高能量光子只能让一个光子跃迁至高能级，而不能让几个光子跃迁至“几分之一高”能级。我称之为“迈过门槛”条件；2，数量充足的光子，以激发数量足够的电子，从而产生足够的能量。我称之为“客流量”条件。[10]
针对第一个条件，为了让电子“迈过门槛”，就需要调整门槛的高度，也就是材料的能带性质；此外还取决于电子本身能迈多高，也就是光源的频率性质，红光紫光等等等等各占多少。
针对第二个条件，为了保证客流量，就需要调整门的位置，典型的就是让太阳能电池板正对太阳，增大电池板面积等。此外还有提高光照的强度，比如使用聚光透镜，选用较强的光源。
月光是反射的太阳光，因此“门槛”这个条件差不多，理论上来讲月光的能量也是足够让太阳能电池中的电子跨过“门槛”的。但是问题在于客流量：热带直射太阳光提供的能量为每平方米250瓦特，而满月光的能量为每平方米0.00146瓦特。[11]再加上现在太阳能电池板低下的能量转化效率，满月光能够提供的能量也就可以忽略了。
而接受光照面积仅有手掌大小的睡猫，可以通过月光提供充足的电量，可见其具有极高的光电转化效率，由此可知其在白天日光下会产生极大量的电能。大量的电能并未导致驱鼠器故障，说明该驱鼠器同样具有足够的储能能力以及优秀的电路设计。


结论
铃仙这个长期有效超声波驱鼠设备的真正驱鼠原理有几种可能：1.确实是利用超声波的驱鼠高端设备。要求实现的功能包括自动变换声源位置，计算并利用各种表面反射实现声波无死角传播，声波频率22～28kHz，强度低于70dB, 还能通过老鼠的语言图灵测试；2.其实永琳暗中参与了鼠害防治，为驱鼠器配制了一些有效的药物，通过电蚊香原理实现驱鼠；3.驱鼠器的长期驱鼠效果确实不好，因此一段时间过后人类村落一定会再次寻求药物，为永远亭再度创收。（即使失效，按照人类村落的认识水平也会认为是“心不诚”或者“法力失效”而从铃仙处继续购买）；4.这东西其实是非常高端以至于难以描述的魔法道具，使用外界术语描述纯粹是为了让我们能够理解，以及让我这种自以为是的傻逼有事干。
无论其驱鼠原理如何以及是否有效，该设备都展现出了惊人的光能-电能转化效率以及能量储存能力，其安装简易度和普及率均远优于守矢神社的常温核聚变供能，无疑会为幻想乡带来能源革命。而且从其长期使用来看，未给人类带来可观测的健康影响，可以放心购买。

图3. 人类对睡猫的反应，可见睡猫对人类行为没有明显的影响。来自参考文献[0]

还能够证实的一点是，铃仙·优昙华院·因幡和八意永琳、因幡帝长期相处，确实各种意义上学坏了。


值得注意的是，正如上文所述，目前外界还没有真正证实有效的超声波驱鼠设备，因此如果在家中发现鼠害，最好使用药物、鼠夹、人字拖等传统方法，并尽早咨询真正的专业人员。另外，别跟我说“我家装了一个就是没有老鼠”，这东西有效率如何还需要细致广泛的研究。要知道个例和真相差距往往很大，比如战舰公式普建出长门的概率是1%左右[12]，有人十发以内就出了[13]，我他妈赌了快两百发依旧没有。


致谢
感谢物理系学霸室友提供关于太阳光能的基本信息，以及读完全文之后“你他妈真的有病”的评价，还有他允许我把这些事情一并写到致谢部分中来这件事。尽管他从事的不是光能方面的研究因此实际上什么信息也没提供。


参考文献：
[0](日)太田顺也著，(日)春河萌绘，喵玉汉化组译，东方铃奈庵第21话，http://bbs.nyasama.com/forum.php ... D175%26typeid%3D175，于2014-10-13查阅.
[1]Schumake SA (1998) Electronic rodent repellent devices: A review of efficacy test protocols an regulatory actions. In: JR Mason. Repellents in Wildlife Management. Fort Collins, Colorado. Colorado State University Press. pp 253-270.
[2]Portavella M, Depaulis A, Vergnes M (1993) 22–28 Khz ultrasonic vocalizations associated with defensive reactions in male rats do not result from fear or aversion. Psychopharmacology 111: 190-194
[3]Litvin Y, Blanchard DC, Blanchard RJ (2007) Rat 22 kHz ultrasonic vocalizations as alarm cries. Behav Brain Res 182: 166-172
[4]Takeda, S.; Morioka, I.; Miyashita, K.; Okumura, A.; Yoshida, Y.; Matsumoto, K. (1992). Age variation in the upper limit of hearing. European Journal of Applied Physiology 65 (5): 403–408.
[5]Latorre, L.; Larrinaga, A.R.; Santamaría, L. (2013) Rats and Seabirds: Effects of Egg Size on Predation Risk and the Potential of Conditioned Taste Aversion as a Mitigation Method. PLOS ONE 8(9): e76138
[6]不给无良商家做广告因此只有截图





[7]你自己想想上次上淘宝的时候是不是这么干的
[8]银河系漫游指南:[英]亚当斯著；姚向辉译.上海：上海译文出版社，2011.7，p188.
[9]自己翻维基百科去
[10]你真的很想让我给你找一篇又臭又长的太阳能电池Review吗我这多得是
[11]wiseGEEK, Is it Possible for Solar Panels to Charge in the Moonlight?, http://www.wisegeek.org/is-it-po ... n-the-moonlight.htm，于2014-10-13查阅.
[12]unlockACGWeb Pro, 『艦これ』建造统计 - 長門, http://unlockacgweb.galstars.net ... reateShipLog?sid=80, 于2014-10-13查阅.
[13]某个群中的聊天记录我实在懒得翻了谁爱搬谁搬吧

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10月17日更新：

最终还是赌出长门了嗯。

benzheng

这是什么

drzzm32

这是论文啊卧槽………你想提交上去么………
貌似我过去见过这个东西………

@ErwinTATP
我再说点啥……
对于这个驱鼠器，功耗是比较小的，并且可以自己做(应该
其功耗应该和手机充电器差不多(从PCB分析
这个应该偏向生物信息而不是物理信息，因为只有老鼠出现反应……
推荐计算下月光的能量密度……可能比较小，考虑到能量转换效率不可能100%，感觉这东西应该是在博丽大结界的加持下工作的……也不排除其实这个是在用月球上发出来的能量……
这其实也是月之人丢弃的东西……

Lasty

楼主好可爱....严肃的口吻还有正规的格式来搞笑...

k3726737

月都的超科技就不要以咱們地球人的常識去規範啦

Adrastea74

哈哈哈哈哈哈哈太搞笑了
同性恋炸弹，人字拖，老鼠的图灵测试，长门2333
竟然还有出处，太厉害了

rrrrriquelme

开头很严肃，后面www

心灵の沙漠

这是对应今天东方吧里的那个帖子？

心灵の沙漠

心灵の沙漠 发表于 2014-10-14 04:01
这是对应今天东方吧里的那个帖子？

能解释这么多科学知识也是辛苦了

slig

卧槽好评啊