時間究竟是什麼?我們又是如何知覺時間的呢?
2020年12月05日10:20

  作者注

  此時間知覺的英文為time perception,其中perception是感知的意思。在心理學中,區分感覺和知覺的關鍵在於,前者偏重於描述對事物個別特徵在感覺通道的客觀反映,而後者則偏重於描述事物作用於個體心理的整體主觀印象。本文討論的時間感偏向於後者的解釋,故下文中均使用“時間知覺”來指代這一過程。

  人類的第一項偉大發現

  丹尼爾·J·布爾斯廷(Daniel J。 Boorstin)在他的著作《發現者》中提到:“人類第一項偉大發現便是時間”,這是他講述人類文明史三部曲中的第一曲,奏響的是人類探索世界和自我的宏偉史詩。遠古時代的人們從自然星象的更迭變化領悟時間的奧秘,於是他們得以計算節氣時令,春耕秋收;也從自己和身邊人身體的成熟衰老中感知時間的流逝。於是他們學會與時間賽跑,趕在生命盡頭之前創造更多的個人價值。人們留下圖騰崇拜,建立宗教信仰,試圖衝破時間築就的囚籠,超越生死追尋來世;人們發明語言文字,迎著時間的洪流,記錄和傳承人類文明的史詩。正是對時間流逝的體驗和知覺,驅動了人類的進步和演化乃至文明的建立,時間無愧人類的第一項偉大發現。

  但是,時間究竟是什麼?我們又是如何知覺時間的呢?

  事實上,我們每時每刻都在以我們體察不到的方式知覺時間。援引一下現代漢語詞典對時間的定義:“時間是物質的運動、變化的順序性、持續性的表現”。通過這個定義,我們可以把握到兩個關鍵點,時間具有順序性和連續性,對應到我們對時間知覺的兩個最基本方面——即時序知覺(perception of temporal order)和時距知覺(perception of temporal duration)。

  -Davide Mazzuchin -

  時間的順序和因果的迷思

  時序知覺描述了我們對事件發生先後順序的知覺。舉個例子,“感到饑餓”這個事件一定發生在“去吃飯”之前,而“有飽腹感”這個事件一定發生在“吃過飯”之後。事實上,僅僅是例子中的“去”和“過”這樣的詞,也隱含了時間順序性的秘密。另一個例子是我們對語言的使用和理解,“時間”大家都很好理解是什麼意思,但是“間時”則是一個難以理解的假詞。而在口語中這樣的例子會更直接,因為我們對音節的處理似乎已經打上了根深蒂固的時序印記。

  在最近上映的電影《信條》中,配音和配樂的倒放的這些細節,都讓我們意識到時間的逆轉是如此不可思議。因為我們會不自覺地將事件按照發生的先後順序排列在時間軸上。只是我們很難察覺,我們大腦中對時間概念的表徵正是一條有方向的一維直線。正如喬治·萊可夫(George Lakoff)和馬克·約翰遜(Mark Johnson)在《我們賴以生存的隱喻》一書中寫道,我們對時間的理解是基於對空間的隱喻映射,時間是一維的矢量空間。正是因為在我們的思維中,時間具有方向性,導致時間的不可逆性,所以才有了無數類似於“滾滾長江東逝水,浪花淘盡英雄”這類將時間視作流水的絕妙比喻。

  讀到這裏,你可能會發問,為什麼要強調“在我們的思維中,時間具有方向性”?難道在我們的思維之外,時間不具有方向性嗎?也許我們無法想像如果時間不具有方向性,我們對世界的認識會有怎樣的變化。但是我們能夠輕易想像的是,對時間的一維線性知覺模式,即線性時間的思維為我們帶來了什麼。

  其實本章的小標題已經給出了答案,那就是“因果”。上面吃飯的例子很好理解由時序關係體現的因果,“因為餓,所以吃”以及“因為吃,所以飽”。這種對事件間因果聯繫的推理和認知,正是由我們對時間的一維線性知覺模式所導致的。在這個前提下,我們可以試想一個沒有因果關係的世界。好在已經有更有想像力的人為我們做了類似的事情,幫助了可能難以想像的我們。在薑峯楠(Ted Chiang)的小說《你一生的故事》里,他描繪的外星生物七肢桶的思維中,我們能些許感受到沒有方向的時間。七肢桶沒有線性時間的概念,在它們的思維里,事件的發生不存在先後關係,也並不依賴因果聯繫。它們一生的故事如同電影的膠片,全都未經雕琢、毫無保留地在它們的“大腦”不斷重映,未經曆的已然發生過。

  -Zara magumyan -

  七肢桶的非線性時間思維並非作者天馬行空的想像,而是有其來源。其實休謨(David Hume)很早就對因果問題提出過他的思考,他認為我們所認為的因果聯繫無非是感官經驗上的連續性導致的,而事件發生時的“恒常聯結”卻是我們無法察覺的。而對這種因果聯繫的認識便是基於我們知覺時間的本能。如果我們喪失了時序知覺的本能,那麼我們知覺到的世界也許早已塵埃落定,只等我們去經曆和感受。在那個世界里,我們的大腦無需再對環境進行預測和控制,那麼秩序和文明建立的動力源於何處,我們還未可知。

  時間的連續和知覺的魔術

  時距知覺描述了我們對事件持續時間的知覺。從武漢乘坐飛機到北京需要約2個小時,認真上完一節課大概需要45分鐘,在繁忙的十字路口等待紅燈變綠可能需要60秒,這些都是我們對事件持續性的描述。手錶秒針往複的轉動,沙漏中不斷下落的流沙,我們借助這些計時工具來確認時間究竟持續了多久。但是當我們失去這些外部的時間線索後,我們對時間流逝的知覺似乎開始像魔術一樣欺騙著我們的大腦。正如當你沉浸地聽完一節你十分感興趣的課程,45分鐘好像轉瞬即逝;而如果是在紅燈面前焦躁地等待著通行,那你的感覺一定也和絕大多數人一般“度秒如年”。

  已有很多實驗研究結果表明,我們並非天生的計時者,這種知覺的魔術時時刻刻都在上演。在《大腦是台時光機》一書中,有一章介紹了一些在歷史上真實進行的隔離實驗。在這些實驗中,參與者被要求在與日常生活完全隔離野外山洞或特製的實驗室中獨自生活幾天到幾週不等,在實驗過程中,他們無法獲得任何有關外界世紀時間的線索或信息。結果發現,絕大多數參與者被剝奪了來自於外界的計時線索後,都產生了一種奇怪的“時間膨脹感”(time dilation),他們認為實驗持續的時間都比實際的時鍾時間短了20%-40%。

  相比於幾天乃至幾週這種大尺度的時距估計,認知科學家們更容易在傳統的心理行為實驗室中,以人類為被試研究幾秒左右這種小尺度的時距知覺現象。總的來說,研究者們通常都會使用“前瞻性計時”任務來觀察我們究竟如何知覺時間。所謂“前瞻性計時”任務,就是參與者在完成任務之前就被告知了這個任務是和計時相關的,因此在任務過程中被試會有意識的去計時,這和在任務結束後要求被試回憶剛剛的任務持續了多久這種“回顧性計時”是不同的。具體來說,研究者通常採取的“前瞻性計時”任務有四種類型,其一是口頭估計,即對一個給定的時間間隔進行口頭估計;其二是時距複製,即通過按鍵或打拍子對一個給定的時間間隔進行複製;其三是時距產生,即要求參與者產生一個主試給定的時間單位;最後一個是比較任務,即要求參與者判斷目標刺激的時距是比一個參考的時距長或短。結果發現,人們往往並不能準確地去估計時間,並且對時距估計的準確性往往受到目標刺激的物理屬性的影響。

  總之,實驗室結果表明,在脫離了外部的計時工具之後,我們對時距的知覺變得如此不可靠,以至於我們不得不承認——人類並非天生的計時者。

  -Jordon Cheung -

  神經科學的已答與未答

  我們用物理學的方式記錄和使用時間,於是發明了高效穩定的計時工具來幫助我們維持生產生活的秩序;同時我們用心理學的方式理解和感知時間,於是當人類嚐試解開時間知覺的密碼,便自然轉向了我們的大腦。

  由於科學倫理的要求,研究者一般使用兩種策略來研究時間知覺過程中的大腦活動。其一是使用無創的電生理記錄或神經影像技術,記錄普通人類在完成時間知覺相關任務中活躍的大腦區域;其二則是在科學倫理的允許下,將探測電極深入癲癇病人或實驗動物的大腦組織,記錄他們在進行和時間知覺相關活動時的神經元反應。這兩種策略都讓我們觀察大腦是如何解碼時間的。

  在過去的十幾年里,有很多以人類為參與者的無創神經成像研究的結果表明,在進行時距知覺相關任務——例如計時任務時,個體大腦的頂葉皮層和輔助運動區有很大程度的激活。其中,最近發表在《神經科學期刊》的一篇文章指出,當研究者進一步嚐試將個體對時間的表徵區分為對客觀時間的知覺和對時間的主觀感知之後,核磁共振功能成像結果表明,大腦右側頂葉皮層中緣上回的信號似乎表徵了我們對時間距離的主觀感覺。

  除了時距知覺,對時序知覺的研究也一直如火如荼。正如前文所述,對時間順序的知覺常常表現為對事件發生先後順序的記憶,所以從神經元層面探討時間知覺和記憶的關係,試圖找到大腦中專門負責處理時間信息的“時間細胞”也是神經科學家們孜孜以求的目標。過去十年中,研究者們以大鼠或小鼠為研究對象,並在它們大腦中的海馬和內嗅皮層發現了所謂的“時間細胞”(time cells),這些神經元能夠對事件發生的時間進行規律放電。在最近一項發表在PNAS的研究中,研究者以需要大腦植入電極治療的癲癇病人為研究對象,同樣在海馬和內嗅皮層發現了“時間細胞”的蹤跡,這是首次來自人類被試的證據。

  然而,神經元在對事件的編碼的過程中總是同時包括了時間信息和空間信息,其神經元的放電模式和外界系統的變化密切相關,這種變化既可以解釋為位置的改變,也可以解釋為時間的流逝。為了更精細地考察神經元對時間知覺的放電模式,研究者們不得不嚐試將神經元活動中時間和空間的成份加以分離。今年五月發表在《自然·神經科學》上的一項研究結果表明,研究者在小鼠的大腦海馬神經元中,發現了一種獨立於基於空間位置變化的事件編碼模式。這種神經元放電模式在控制了小鼠的空間位置變化後,仍然能夠對一個完整事件中按順序組織的經驗單元響應。因為2014年諾貝爾生理或醫學獎的榮譽等身,大腦中負責空間定位和導航的GPS——“位置細胞”(place cells)和“網格細胞”(grid cells)開始在學界被人們所熟知;而在現在和不遠的將來,大腦中時鍾——即表徵人們時間知覺的“時間細胞”也一定會在人類探索大腦奧秘的進程中迎來屬於它的舞台。

  -Outcrowd -

  神經科學嚐試為我們在大腦皮層乃至神經元尺度揭示時間知覺的奧秘,但同時這種接近還原論思想的方法論,在面對時間知覺的一些問題的時候依然束手無策。不管是對原子鐘中銫原子共振頻率的探測,還是對沙漏中細沙下落速度的感知,抑或是對太陽東昇西落週期的記錄,當我們把試圖把時間和空間聯繫起來,將其解釋為“對系統物理狀態變化的度量”,並將時間知覺看作神經系統對上述度量過程響應的時候,我們貌似巧妙地繞過了時間知覺中最神秘莫測的部分,那就是人類意識中的時間感。達利(Salvador Dalí)在《記憶的永恒》一畫中,也許表達了他對時間感獨特的思考,時鍾時間刻在表上似乎沒有改變的餘地,但是時間感在我們的大腦中正如畫中搭在樹枝和桌面上那粘膩的“軟表”一般扭曲了現實,充滿了不可靠與不真實,然而那也許才是時間感真實存在的方式。

  討論到這一層,我們似乎又站到了傳統的意識困難問題的面前,對如何解釋人類體會到的由客觀刺激作用於感覺器官所引發的主觀經驗感受而不知所措。因為不管是隱藏在線性時間思維中對事件因果的解釋,還是隱藏時鍾線索後我們對時距不可靠的感知,這種宏觀經驗意識中的時間感是如何從不同神經元的微觀放電模式中湧現?進一步,從人類文明的發展和延續的角度,這種宏觀尺度上的時間感產生和微觀尺度上的神經元演化都扮演者至關重要的角色,那麼此兩者是否存在必然的關聯和內在的統一呢?這些問題依舊懸而未決。

  面對未知,更多時候我們能做的也許只有感受,但也正是這些未知才讓人類的探索不斷繼續。說不定在遙遠的未來,我們就能超越感受而去理解、描述、解釋和控制現在的未知,但屆時必將有全新的未知在等著我們!

  參考文獻

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  作者:物離 | 封面:Leonard Dupond

  編輯:阿莫東森 | 排版:文英

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