哈利波特中都涉及到麻瓜科學的哪些知識？

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哈利波特不僅僅意味著七本書、八部電影，它還包含著龐大的世界觀，並且羅琳在新書《神奇動物在哪裡》、pottermore和http://jkrolling.com中不斷維持和完善著這個世界。每當我想要把這個世界介紹給我的麻瓜父母時，他們會問這個作品有什麼意義，我們能通過它學到什麼。。。

所以在這裡我想請教各位在麻瓜科學領域有所涉獵的各位知友們：能否談談哈利波特的魔法世界在自己專業領域內的解讀？
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歡迎觀看【哈利波特與理性之道】

上面有題主提到《哈利波特與理性之道》，我就貼幾個段落佐證一下吧：

1）哈利拿到通知書後，麥格教授來通知相關事宜：

「不必了，」哈利說。「我們已經做了一個結論確定無疑的實驗。不過……"哈利猶豫了一下。他控制不住自己的好奇心了。實際上，在目前的情況下也沒必要控制。他完全有權利覺得好奇。「你還會什麼呢？」

麥格教授變成了一隻貓。

哈利條件反射地向後倒退，速度太快了，慌亂間被地上的一堆書絆了一跤，咕咚一聲坐在地上。他的雙手按在地上想撐住自己，結果角度沒調整好，落地的時候把肩膀給扭痛了。

那隻小虎斑貓馬上變回了穿著黑袍的女人。「對不起，波特先生，」女巫說，她的聲音聽起來很真誠，可是她的嘴角卻在向上翹。「我本該先警告你一聲的。」

哈利在急促地吸氣。他說話的時候，聲音像是快要窒息了。「你不可能做到這個！」

"這只是變形術而已，「麥格教授解釋道。「確切地說，是讓人變成動物的變形術。」

「你變成了一隻貓！一隻小貓！你違反能量守恆！這可不是一個隨意的法則，它是從量子哈密頓函數推出來的！違反這個法則，統一性就給破壞了，你會得到超光速通信！何況貓是很複雜的！只憑人類的頭腦不可能把整隻貓的解剖形態想像出來，還有貓的生化過程，還有神經系統怎麼辦呢？用貓那麼點大的腦子你怎麼思考呢？」

麥格教授唇邊的笑意更深了。「魔法。」

「用魔法來解釋是不夠的！你得是上帝才行！」

麥格教授眨了眨眼。「這個稱呼我倒是第一次聽到。」

哈利的大腦開始理解被剛才的演示破壞掉的所有法則的時候，他的視線模糊了。那些認為我們所在的宇宙是一個統一的整體，遵循同樣的規則的數學定律的概念，就在剛才被扔到廁所里用水衝掉了；那是整個物理學的基礎。三千年來，科學家們把龐大複雜的事物分割轉化成相對簡單的問題，發現行星的軌跡和掉下來的蘋果遵循的是同樣的物理規律，發現這些真正的規律無處不在，沒有例外，以簡單的數學公式的形式統治著具體而微的一切，更不用說精神就是大腦，而大腦是神經元構成的，一個人是由他的大腦定義的——

然後這個女人變成了一隻貓，所有這一切全完了。

所以說，就不要指望羅琳照著什麼物理學原理來寫了吧……

2）哈利拿到時間轉換器

「這是一個時間轉換器。沙漏轉一圈，就會把你送回到一小時之前。所以你只要每天倒回去兩小時，就可以在同樣的時間入睡了。」

哈利對荒唐設定的忍耐系統被華麗麗地轟飛到窗外去了。

你給了我一個時光機器來解決我的睡眠問題。

「啊啊啊啊啊……」哈利的嘴巴說道。他把項鏈拿得遠遠的，就像拿著的是一個隨時可能爆炸的炸彈。事實上，不對，不像一個隨時可能爆炸的炸彈，這離事實上的嚴重程度也差太遠了。哈利把項鏈拿得遠遠的，就像拿著的是一個時光機器。

我說，麥格教授，你知不知道在時光倒流的情況下，普通物質看起來和反物質沒有區別？沒錯就是這樣！你知不知道如果一公斤的反物質遇到了一公斤的物質，湮滅產生的爆炸當量相當於四千三百萬噸的TNT炸藥？你有沒有意識到我有四十一公斤，爆炸的結果足以把蘇格蘭炸成一個冒煙的大洞？

嗯，先搬這兩段好了，畢竟不是我原創的東西～

作為拋磚引玉，首先我想聊一下魔法世界中的遺傳現象。

最令人好奇的一定是魔力的遺傳了。魔力很顯然有家族聚集傾向，比如韋斯萊、馬爾福、布萊克等家族。排除環境因素的話（巫師們看起來並不傾向於在某種特殊的地區出現，小巫師一出生名字就被記錄在霍格沃茲的錄取名單中，鄧布利多也不擔心將哈利寄養在麻瓜親戚家會影響哈利的魔法天賦），這說明遺傳必然是決定魔力的重要因素。

若是討論遺傳度的話，我們並沒有大量的數據，但從出場的雙胞胎們和兄弟姐妹們的魔力情況中可以猜測一二。雙胞胎的例子有韋斯萊雙胞胎兄弟、佩蒂爾雙胞胎姐妹，（鑒於他們相似的相貌，我們可以認為他們是同卵雙胞胎）均為巫師，而非雙胞胎的兄弟姐妹的例子有很多，來自魔法家庭的韋斯萊家其他兄弟，布萊克兄弟等等都是同為巫師，來自麻瓜巫師組合家庭的多洛雷斯烏姆里奇是一名眾所周知惹人厭煩的巫師，而她的兄弟卻無法展現魔法能力，來自麻瓜家庭的克里維兄弟，哥哥科林進入霍格沃茲，成為哈利的忠實粉絲，隨後一年他的弟弟丹尼爾也順利的成為一名葛萊芬多；另一個相反的例子：伊萬斯姐妹，同樣來自麻瓜家庭，妹妹莉莉是一名出色的女巫，而無論姐姐再怎麼爭取，她毫無疑問的是一枚沒有魔力的麻瓜。由此可以看出，與非雙胞胎的兄弟姐妹相比，分享同樣遺傳物質的雙胞胎更加可能同樣具有魔力。

既然魔力是遺傳的，自然而然我們會試圖分析它的遺傳模式。早有文獻試圖把魔力歸為隱性遺傳，Jeffrey等人（2005）認為麻瓜出身的巫師是由於兩個攜帶隱性巫師基因的麻瓜的結合導致的。然而Sreeram等人（2007）則認為魔力是顯性遺傳的，因為來自巫師麻瓜混合家庭的孩子往往還是巫師，而所謂麻瓜出身的巫師其實是因為他們的父母之一是混入麻瓜界的啞炮（出生於魔法家族卻不具有魔力）。他們的另一個論據是麻瓜與啞炮的區別，儘管都沒有魔力，但啞炮仍然具備一些魔法素質，比如哈利的鄰居費格太太是個啞炮，但她擁有麻瓜所沒有的能看到攝魂怪的能力。因此Sreeram得出結論巫師的魔法素質是顯性遺傳的，但是魔力的強弱是受其他遺傳物質所調控的。他們還提出了一個假說：巫師基因可能來自於組蛋白的一個罕見突變，而組蛋白從表觀遺傳學層面上增強多種基因的表達，從而使巫師獲得異乎尋常的魔力，並且這種突變可能發生在非人類生物中，從而產生了魔法生物。

表觀遺傳學確實給了我們關於為什麼巫師與麻瓜如此相似卻又如此不同的思路，但單個基因或者少數基因的突變真的就是魔力出現的機制了么？如果我們對巫師和麻瓜進行關聯分析將會發現什麼呢？儘管礙於《保密法》這種實驗可能並不能真的被允許實行，但鑒於湯姆里德爾和斯內普這兩個強大的巫師均繼承了麻瓜父親的相貌，我們大概可以預見到巫師突變和外貌相關的基因並不會共分離。

除了魔力以外還有其他一些有趣的遺傳現象。比如易容馬格斯和預言天賦，尼法朵拉唐克斯的父母是普通的麻瓜巫師和純血巫師，而她的兒子繼承了她的易容馬格斯的天賦。西比爾特里勞妮則繼承了她曾曾祖母的預言天賦（儘管她只做出了兩個正確的預言。。。）。這些罕見天賦的遺傳模式十分令人好奇，是否尼法朵拉唐克斯的易容馬格斯能力來自於突變，而她將這種顯性遺傳的能力遺傳給了她的兒子，而這易容馬格斯基因的表達是否受到魔力基因的調控，即只有巫師才能成為易容馬格斯；而西比爾特里勞妮有一位麻瓜母親，如果考慮預言天賦是隱性遺傳的話，那麼麻瓜中很可能也有真正的預言家。

除此之外，我想將蛇語單獨討論。蛇語是每個斯萊特林家族成員的特殊能力，斯萊特林的女兒嫁給了岡特家後又把這一特性帶到了岡特家族，即使可能由於近親結婚的原因，岡特家族最後一代魔力微弱，但他們的蛇語的能力卻保存完好，即使梅洛普嫁給了徹頭徹尾的麻瓜，她的後代也完美的繼承了蛇語的能力。從以上來看蛇語很顯然是顯性遺傳，然而擁有伏地魔靈魂碎片的哈利波特卻也擁有蛇語的天賦，這很難用哈利和伏地魔同為佩弗利爾兄弟的後代來解釋，畢竟波特家從沒聽說過誰有蛇語的能力。這讓我不禁提出一個大膽的假說：除染色體和線粒體DNA以外，靈魂也是一種遺傳物質的載體。這帶來了更多的疑問：靈魂遺傳物質的遺傳模式很顯然不是母系遺傳或父系遺傳，那麼它是否也遵循孟德爾遺傳定律？更進一步除蛇語以外，其他特殊能力比如魔力是否也可能是靈魂遺傳？為了驗證這個假說，我們可能需要對巫師和麻瓜的核DNA以及線粒體DNA進行對比，因為它們很可能並沒有什麼區別，可惜再一次的，因為《保密法》的限制，這種實驗應該不會被批准。

還有一些看似遺傳但可能與遺傳無關的現象。比如狼人，盧平小時候被狼人咬了，於是變成了狼人，而幸運的是他的兒子並沒有繼承這一特質，比起遺傳，這看起來更像是感染了狼人病毒。而狼人家族的出現很可能是由於狼人家長咬了自己的孩子。又比如分院，韋斯萊一家都是葛萊芬多，馬爾福一家都是斯萊特林，布萊克一家除了小天狼星這個叛逆以外都是斯萊特林，然而這很可能是由於家庭教育導致的，最明顯的證據就是作為雙胞胎的佩蒂爾姐妹一個被分到了葛萊芬多而另一個被分到了拉文克勞。

最後，一些所謂魔法生物和人類結合的後代也值得一提。擁有巨人血統的海格、馬克西姆夫人，擁有妖精血統的弗立維教授還有擁有媚娃血統的芙蓉很顯然都繼承了他們魔法生物親屬的特徵。巫師或者人類與那些所謂魔法生物的差異也許並沒有想像的那麼大，甚至可以分為同一物種，因為畢竟沒有出現生殖隔離。

參考資料：

1.哈利波特7部書

2.harry potter wiki: Harry Potter Wiki

3.Ramagopalan, S. V., Knight, M., Ebers, G. C., Knight, J. C. (2007). Origins of magic: review of genetic and epigenetic effects. Bmj, 335(7633), 1299-1301.

4.Craig, J. M., Dow, R., Aitken, M. (2005). Harry Potter and the recessive allele. Nature, 436(776), 4.

5.果殼網.(2011)巫師有魔法，麻瓜講科學：哈利·波特與科研:巫師有魔法，麻瓜講科學：哈利·波特與科研 | 科學人 | 果殼網科技有意思

至少重力還是起作用的，宏觀力學定律還是滿足的。
當然你也可以把所有巫師想成是一種特殊傳染性精神病患者，一切都是他們幻想的，此精神病具有傳染性，並且只感染遺傳了特定基因的群體。該病發作時大家會靠腦電波以及無線網路連接產生統一的幻覺。

現考試緊張，暫時無力詳談。先推薦一本書：

《巫師、外星人和星艦:科幻與奇幻中的物理數學》查爾斯.L.阿德勒 (Charles L.Adler), 雒城【摘要書評試讀】圖書

我只知道羅琳在寫時間機器的時候發現不對勁，後面就再沒提到這個玩意了

某種意義上存在能量守恆？比如甘普基本變形法則的五大例外。

手動的分割線。。。。。。。。。。。。。。。。
之前沒有注意就直接從網上截取了所謂的甘普基本變形法則五大例外，評論區有朋友提醒那個語段是同人中的內容，所以刪除了。
實際上（和我的記憶一樣）原作里沒有提及除憑空變出食物以外的其他例外。
但食物這點是在第七部反覆提到的。三人東躲西藏找魂器的過程中羅恩曾抱怨赫敏不能像莫莉一樣魔杖一揮就變出可口的食物，學霸赫敏用這條毫不留情地打了羅恩的臉。之後三人從豬頭酒吧進去有求必應屋後D.A.眾人說到屋子幾乎無所不能但就是不能變吃的出來，羅恩居然記住了他和赫敏吵架時赫敏說的話（真愛啊），他的回答讓大家都吃驚不小。
無論是陋居里莫莉「變」出的一堆佳肴還是霍格沃茨晚宴上突然出現的食物，都是事先做好的，魔法最多能輔助烹飪但不能變出食材。莫莉會早早起床為哈利的生日做準備忙上忙下。霍格沃茨的廚房裡充滿著勤勞熱情的家養小精靈，會在學生們溜進廚房偷東西吃的時候為他們奉上各色美食。這些勞動力為師生們帶來豐盛的宴席，打掃閣樓和公共休息室，多比在時還為哈利織過襪子，閃閃和克利切也曾在霍格沃茨工作。赫敏曾在在公共休息室的各個角落放襪子和帽子試圖「解放」他們。
其他等寒假我再刷刷Pottermore再補充。

跑個題，一直很奇怪他們為什麼會說變不出吃的來。第四部裡面魔杖製造人來檢測魔杖時，可是變出了飛鳥和葡萄酒（不信的話可以去看看）！還有第五部里的清水如泉咒，這完全都可供食用啊(⊙o⊙)

更新：
之前關於巫師近親結婚的是我表達的不好，這裡重說。
應該說是：憑什麼巫師近親結婚的那麼多，只有很少餓智障兒和先天殘疾兒？
評論區舉的伏地魔一家都是近親結婚的悲劇，那麼韋斯萊和馬爾福呢？其他巫師家庭呢？
還有，重點是最後的問題，為什麼哈利波特的世界還有那麼多麻瓜，別老糾結近親結婚的事兒啊！

我再說的詳細一點，假如有一對基因A和a
A表現為巫師，a表現為非巫
那麼AA Aa 都是巫，只有aa是非巫
問題來了

假設一個巫師的基因是AA那麼他和非巫aa的後代，表現為全巫
假設一個巫師的基因是Aa，那麼他和一個非巫的後代，1/2是巫，另外一半非巫。
所以，巫師和麻瓜的後代有3/4是巫師。

而巫師和巫師的後代
兩個AA，全巫；
一個AA，一個Aa，全巫；
Aa和Aa，3/4巫。

可以看到，如果巫師是顯性基因，那麼要不了幾代，地球人應該大多數人都是巫師了。

而巫的基因到底算顯性還是隱形？那麼毫無疑問是顯性。因為假如是隱形
B為非巫，b為巫師。
那麼兩個巫師的後代，一定，注意，是一定是巫師，沒有啞炮，沒有麻瓜。
而在作品中，我們知道，巫師家庭，也是會誕生啞炮的？

最後。
講了這麼多我只是想表明，哈利波特無疑是一部好作品。
但是本來就不科學的事兒，魔幻小說，為什麼要去尋找它中間有哪些科學性？
按照科學性的解釋，那個世界的存在就已經有問題了，沒可能有那麼多麻瓜的。

以下為原文：
世界三大人種，現在還有多少純種的？憑什麼巫師可以一直近親結婚不產生智障兒，先天殘疾兒？
幾千年前就有巫師了，怎麼遺傳怎麼串，都該全世界的人都有魔法基因了吧？
不管會魔法是隱形還是顯性基因，會魔法的都不該那麼少吧？？？
誰先用科學的道理給我解釋下，為什麼哈利波特的世界裡面還有那麼多麻瓜？

HP中魔法也不是萬能的，不是憑空造物。
仍然有守恆定律。

應該只有數學和邏輯

如果說西方的草藥學和中國的中藥學有什麼聯繫……或者四種元素和五行有什麼聯繫……也許有人會認為那也可以帶上元素周期表，不過神秘支持的醫學和中醫有什麼聯繫？我絕對肯定在現在科技出現之前我們還是相信巫師的治療術的。但是中西的傳統醫學各自獨立發展，應該是毫無聯繫。
殊途同歸了吧。

魔法界也有能量守恆么？吃進去的食物作為魔力釋放出來，達到的魔法效果，就算100%的效率轉化，一天三頓飯能支持住么？

龐大的世界觀？？？哈利波特的世界觀不就是直接延用的龍與地下城嗎？地圖不是只做了倫敦嗎……？魔法的類型也少
真要比比，魔獸世界都是欺負她了，守望先鋒的世界觀都比它大