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咱们如何感知时间,时间是万物的唱歌

文章作者:养生 上传时间:2019-11-09

我们如何感知时间?

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来源:Pixabay.com

心理时间无法用钟表测量。

我们的大脑有感知时间流逝的能力,比如,当我们等公交车时,我们可以大概估计自己在车站站了多久。

编者按:

心理时间和时钟时间是两种完全不同的东西,它们以不同的速率流动。

研究表明,大脑直接感受时间的能力来自于大脑中的纹状体。当人们注意到时间的时候,这一区域就会被激活,随着活动或事件的进行,持续不断地发射电脉冲,有点像钟表的滴答声,我们由此可以感受到时间的流逝。而帕金森氏综合征患者(这种疾病会破坏纹状体)会缺乏时间的概念。除此之外,大脑也需要海马体来记住纹状体发出的脉冲数量,保持对时间流逝的动态记忆,让人可以判断较长的时间跨度。

夏日的海边,潮水涨落,海风咸腥,波浪翻涌,暖阳普照——人类对这一切的察觉,都要依靠五官接收信息并传至大脑处理。然而,对时间的感知却是一个例外,因为人类并没有直接测量时间的感官工具。

钟表和日历上时时刻刻、日日夜夜、年年岁岁的次第流逝,是一种可测量的稳定现象。然而,我们对时间的感知却基于我们从事的活动、我们的年纪,乃至于我们的休息状况,在不断变化。

但在你我的人生体验里,时间的忽快忽慢却异常真切地存在着。我们究竟是如何感受到时间的?我们对时间的感知又受到哪些因素影响?

来自杜克大学的机械工程学教授阿德里安·贝詹(Adrian Bejan)即将在学术期刊《欧洲评论》上发表一篇论文,从物理学角度解释了为什么我们对时间的感知会不断变化,并且揭示了为什么我们年纪越大,会感觉时间过得越快。

撰文 | 王心玥

贝詹痴迷于“流动”的概念,他认为一切事物都可以用物理学原理进行解释。他写过大量论文,探讨了物理学中的流动原理是如何决定和解释某些抽象概念的运动,比如说经济。

责编 | 李 娟

在上述最新论文中,贝詹研究了人类思维的机制,以及这些机制与我们对时间的理解有何关联,从而为我们了解为什么随着年纪增大,心理感知会发生变化,提供了一种物理学解释。

你是不是也有这样的感受,回忆里的童年总是过得十分缓慢,长大后的年岁却总是白驹过隙?幸福快乐的时候,时间好像很短;痛苦难过的时候,时间又变得漫长。

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事实上,我们对时间的感知的确与情绪和记忆有关。

“心灵之眼”

学界经常研究的一个例子是在极端恐惧的情绪下“变慢”的时间流速,比如车祸瞬间、高空跳伞、海啸来临,在许多亲历者的叙述中犹如电影的慢动作镜头。

为了得出自己的结论,贝詹对时间、视觉、认知和心理过程等一系列领域的既有研究进行了分析。

戴维·伊格尔曼在2007年的一个着名实验中,要求被试者进行高达31米的自由落体并估计全程时间,被试者估计时长较实际时长普遍要多三分之一。

根据他的观点,我们所体验的时间,代表着心理刺激的感知变化。它跟我们看到的东西有关。随着大脑处理心理图像的时间以及我们吸收图像的速度发生变化,我们对时间的感知也会改变。从某种意义上说,每个人都有自己的“心理时间”,它跟钟表和日历上的时间流逝无关,却受到我们的休息状况以及其他一些因素的影响。

然而,我们人类并没有直接感知时间的功能,那时间知觉到底是哪儿来的呢?答案很简单:依赖所有感官输入。我们听到、见到、触摸到的一切,构成了有节奏的外界事件。这些事件,就是时间从我们身上流淌过去的痕迹和见证。

通过这种独特的视角来看待时间流逝,以前从未有人这样做,贝詹是第一个。但他说,之所以能得出如此结论,离不开其他科学家对时间流逝相关生理和心理过程的研究发现。

虽然每个人对时间变化的感知参差不一,认知心理学家仍然发现了一些影响时间感知的普遍规律。那么,我们到底是依赖什么样的机制感受时间呢?

这些刺激的变化让我们感受到了时间的流逝。他写道:

两种时间机制假说

现在跟过去不同,这是因为我们的心理观照发生了变化,而不是因为某个人的闹钟响了。将所有活跃流动系统(不管是有生命还是无生命的)联结在一起的“时钟时间”是可测量的。在所有的手表、挂钟和钟楼上,一天一夜的时长都是24小时。然而,物理时间不是心理时间。你所感知的时间与另一个人感知的时间并不一样。

此前在动物实验中,人们已经发现从灵长类如猴子、啮齿类如小鼠,到野外的蜂鸟和家养的鸽子,都对时间十分敏感,并且具有估计和预测短至毫秒、长达数小时时间的能力。其中着名的实验之一就包括行为学家斯金纳“迷信的鸽子”。在这个实验中,自动投食器每隔十五秒就向饥饿的鸽子投食一次,而在等待食物的过程中,鸽子强化某些随机行为与食物的联系,作为计时行为的表征。

心理时间的流逝发生在我们的“心灵之眼”中。它跟大脑接收和整理的心理图像数量,以及我们随年纪增长而发生变化的大脑状态存在关联。当年纪增长时,由于一些生理特征发生了变化(包括视觉、大脑复杂度,以及晚年时期传输信息的神经通路出现退化),我们感知心理图像变化的速率会降低,而心理图像处理的这种转变会导致我们感觉时间在加速流逝。

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斯金纳的鸽子实验,来源:HackEducation

时钟时间以及人在一生中感知的心理时间变化。

对时间的估计,要求记忆的存储、调出、对比和确认。适者生存使生物普遍能够(甚至需要十分准确地)测量时间,譬如猎豹需要预估何时从潜伏的草丛中跳起追击羚羊,旱獭需要赶在金雕俯冲下来之前及时钻进洞里。人类除了保障基本生存之外,还有演化出来的一系列社会活动,则需要更加精细地利用时间。

这种效应与眼球跳动有关。

1960年代,科学家对于时间感知的兴趣从动物实验延伸到了人类身上。

眼跳是类似于肌肉抽搐的眼球无意识运动,每秒钟会发生数次。在眼跳的间隔期,我们的眼球是固定的,而我们的大脑则开始处理它所接收的视觉信息。所有这一切都是在无意识的状态下进行的,根本不用我们费什么劲。就人类而言,婴儿的眼跳频率比成年人要高。

早期,作曲家已发现音乐节奏对时间感知有显着影响。二十世纪初的法国作曲家拉威尔着名作品《波莱罗舞曲》,以其渐进渐强的韵律见长。它要求乐队稳定均匀的推进,最终迸发出明暗交错、五光十色的表现力。拉威尔对《波莱罗》的速度有严格要求,他曾私下里对指挥家富特文格勒抱怨,如果乐团演得过快,这首曲子则会感觉“太长”。

贝詹指出,大脑处理刺激信号与时间感加速之间,存在一种反比关系。因此,当我们年轻时,我们会经历很多新的刺激,在这个时期一切都是新鲜的,因此我们所感知的时间流逝要更慢一些。随着年纪增大,心理图像的产生速度会越来越慢,从而令我们感到时间过得更快了。

目前,有两种着名的时间机制假说用于解释人类时间机制:

此外,疲劳也会影响到眼跳,在眼球运动中制造重叠和停顿,产生出交叉信号。当疲劳的大脑试图同时接收和处理视觉信息时,它是无法高效传输信息的,这些任务本应该分开来完成。

振荡器模型(oscillatormodel):想象你对时间的感知完全取决于你的注意力。而注意力作为一种有限资源,在默认条件下,通过一道窄门被规律地释放出来。在某些刺激譬如节拍强劲的音乐下,“释放”这一动作会迅速和外界节奏同步。一定时间里,注意力的“震荡”越多,我们主观感受到的时间也就越长。

这就是运动员在疲劳时表现不佳的原因所在。此时,他们的处理能力已经变得混乱,时间感也消失了。他们无法迅速发现新情况,即便发现了,也无法迅速做出反应。

节律器模型(pacemaker-countermodel):时间被规律地切分成小单元并计入“总数”中,不过,时间越长,节律器的偏差就按照韦伯分数有规律地增长。不过,由于短时记忆在“步数”的记录、比较和提取中有着无法忽视的影响,每个人的时间知觉功能很可能会展现出巨大的差异。换句话说,短时记忆越好,对时间的感知就越准确。

影响我们感知时间流逝的另一个因素是大脑的发育。

韦伯分数:德国生理学家韦伯(Weber, E. H.) 1840年测量了重量的差别阈限,发现差别阈限和原来刺激强度的比例是一个常数,用公式表示就是I/I=K。其中,I是差别阈限,I是原来的刺激强度,K是一个常数,这个常数就叫韦伯分数,这个定律就是韦伯定律。

随着大脑和身体发育得越来越复杂,神经连接会越来越多,信息传播的路径也会越来越繁复。根据贝詹的说法,神经像树枝一样分叉,而大脑处理方式的这种变化会影响我们的时间体验。

就哪一种机制能够更好地解释时间知觉,学术界还没有定论。不过,谁又会真的时时刻刻在心里计时呢?我们的大脑中真的有某种内置时钟,能够帮助我们下意识地计量、预测、估算时间吗?

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随着脑电和功能性核磁造影的发展,越来越多的证据表明我们的大脑通过大规模神经元网络活动实现时间知觉这一功能。其中,较短时间的数据处理通常在较为低级的潜意识感官层面发生,而一秒钟以上的时间感知则需要认知层面的大脑复杂功能参与。不过,这并不意味着我们总是能意识到时间的存在,正如我们并不主动去控制呼吸一样。

大脑的复杂度会改变我们对时间的感知。

大脑如何编织时间

最后,随着年纪增大,大脑功能会出现退化,而这也会影响我们的感知。

时间感知的生物基础的发现与精神疾病息息相关。为人熟知的多巴胺,也就是和快乐感相关的神经递质,是与时间知觉变化相关的重要调控信号之一。

例如,针对老年人眼跳运动的研究表明,年纪越大,眼跳的间隔越长。大脑处理视觉信息的时间也变得更长了,这使得老年人更加难以解决复杂的问题。贝詹认为,老年人“看”的速度越来越慢,但感知到的时间流逝却是越来越快。

举例来说,帕金森症患者由于基底核功能受损,释放多巴胺物质的神经元减少,不仅会出现运动功能障碍(也就是帕金森症最显着的表征之一),还常出现无法正确估计时间流逝长度、时间流逝“变慢”的情况。相反,部分多动症患者由于基底核纹状体多巴胺释放过量,容易感觉到时间“加快”;他们也更容易在估计一段时间长度的时候犯错。换句话说,多巴胺增加了多动症患者“时间计步器”的累计数量,客观时间流逝了十秒,对于他们来说就像过去了15甚至20秒。类似的情况也发生在精神分裂症患者身上。

让时间流逝变慢可能吗?

目前利用功能性核磁造影和脑电波进行的许多研究表明,时间的计数可以由神经元震荡来解释。

在半个多世纪之前,贝詹对这个问题产生了兴趣。年轻时的他在罗马尼亚一支着名的篮球队效力,他注意到,当自己休息充足时,时间的流逝变慢了,而且这能让他在接下来的比赛中,有更好的表现。不仅如此,他还能根据日程安排,来预测球队成绩。他说:

具体来说,在开始计时的阶段,多巴胺释放可以导致大群的皮质层和丘脑神经元调整其振荡频率并按照“出厂设置频率”进行同步活动。在计数阶段,基底核多棘神经元受到皮质层神经元有节奏活动影响,并自动调整以接近皮质层神经元群组的活动节奏。这很有可能就是时间单位在大脑活动中的表征。随后,基底核神经元的活动通过直接和非直接多巴胺通路传导到丘脑神经元,最终再投射到大脑皮质和基底核活动,形成一个闭环。不同的多巴胺通路强弱活动,可以决定计时开始或是暂停。

安排在较早时候的比赛,比如上午11点,球队成绩通常很糟;下午和晚上的比赛则要好得多。上午11点的时候,我们都还在梦游,记不清前一天晚上做了什么。我很清楚,当赛季之初公布比赛时间表时,我就知道哪几场比赛会很糟糕。经过长途旅行和糟糕睡眠的客场比赛,通常很糟,而出于同样的原因,主场比赛则要更好一些。此外,我那时候的教练非常了不起,他不断向我们灌输这样一种观念:运动员的首要职责是按时睡眠,休息充足,并且洁身自好。

哪些因素影响时间感知

如今,贝詹本人也体验到了“心理时间”在自己一生当中是如何发生变化的。“过去20年里,我注意到时间在悄悄溜走,而且流逝得越来越快,我总是在抱怨时间越来越少。”他说。他周围的很多人也有同感。

对于时间流逝的加速或放缓,几乎每个人都有自己的体验。其中,情感是最重要的一个因素。

尽管如此,贝詹指出,我们并不完全是时间的囚徒。时钟将继续严格地分秒跳动,日历上的日子会一天天被划掉,而岁月的流逝会让人感觉越来越快。贝詹表示,遵循篮球教练的建议——睡眠充足,洁身自好——我们可以改变自己的感知,这在一定程度上可以减慢我们的心理时间。

法国着名的神经科学家德瓦特弗蕾(Droit-Volet, S.)在二十年来的实验中,多次证明了这一点。13年的实验中,她的团队通过调整音乐节奏快慢、大小调(大调被证实与积极情感体验有关)等多个变量,发现在聆听音乐时,令人愉快的音乐样本会感觉较短,而令人不愉快的曲调则会感觉较长。

翻译 | 何无鱼;校对 | Lily

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来源 |QUARTZ

德瓦特弗蕾实验中代表不同情绪的面孔。来源:Gils& Droit-Volet, 2011

本文经授权转载自造就微信公众号,文章只为学术信息的传播,不代表本号观点。

另外,如文章开头所说,恐惧对时间流逝主观体验的影响,也是科学家屡试不爽的一个方法。恐惧加速了我们内置计时机制的运作,同样时间内,累计更多“步数”,因而会让人们感到时间似乎更长。

皇家棋牌,德瓦特弗蕾的研究还探寻了我们在面对他人不同情绪、动态甚至是年龄状态时,由于共情能力,也就是将自己代入他人角色的能力,而感受到的时间流动速度变化。由于将自己带入不同面孔所含情绪,人们感受他人愤怒时,往往会觉得与中立的情绪相比时间更长。更高的情绪唤起程度,使得我们的内置时钟累计了更多“步数”。同理,动态的图像较静态的图像感觉出现时间更长。年长者的图像较年轻人的时间感觉流逝更慢,都是因为我们自动带入了图像中对方的动作状态,并从他们的角度去体验时间流动速度。

咱们如何感知时间,时间是万物的唱歌。其他影响时间感知的因素,还包括年龄、药物等。由于年长者多巴胺分泌较少,内置时间机制运作速度放慢,累计“步数”变少,因此老年人的时间流速主观感受也较年轻人更慢。而兴奋剂等促多巴胺分泌药物可以加快时间感受;抗多巴胺的精神类药物、麻醉剂等,则起到相反作用。

时间感知的临床应用

帕金森症领域的研究人员将时间感知理论运用到了临床。通过有节奏的声音训练,帕金森症患者能够借助内部时间机制的同步性,与外界刺激保持一致,改善他们行走动作的稳定程度、步伐节奏。

其他与动作协调和节奏相关的神经损伤,甚至是口吃患者、阅读障碍患者,都能在音乐节律疗法的辅助下通过调整内在时钟速率,借助时间机制完成需要某种韵律的任务,譬如行走、阅读、发音。通过调整时间感知,或许还能帮助健康人群乃至音乐家、运动员去更好地完成某些专业任务。

关于时间的研究方兴未益,未来潜藏着令人激动的机会,而我们将一起去探寻。

结 尾

对于牛顿力学来说,时间是一支笔直射出就不会掉头的箭。对于热力学第二定律来说,时间是增熵,也就是世间万物无序状态的增加方向;打碎的花瓶不会以倒叙状态自动合拢,秋日飘落的黄叶也无法回到枝头。

意大利理论物理学家 Carlo Rovelli 认为,时间的流逝速度与重力场强关系呈反相关,比如太空中的钟表总比地上的钟表走得慢。这与爱因斯坦的狭义相对论中对于时间和空间一体性的理解有某种不谋而合之处。时空在宇宙中的流动会受到大质量物体如黑洞的扭曲,也会受到物体运动速度的影响。比如所谓的时间膨胀现象,即接近光速的运动会导致时间无限放缓。

时间固然有着自己的客观物理学性质,而我们对时间的感知则受到认知能力的限制。世间万物在流转,而你和我始终在时间的箭矢上。

人生不相见,动如参与商。诸多故事发生,生活回环往复,我们总以为自己在时间的河流中跋涉,殊不知,时间其实也在我们的感知所编织的河流中穿行。

作者简介

王心玥,健康学人(公众号ID:healthcaresci)主笔;汉堡大学博士研究员;

若您对时间及音乐感知话题感兴趣,可邮件至 xinyue.wang@studium.uni-hamburg.de继续讨论。课题组网站详见:: Integration of cognition, emotion and motivation, 61-74.

Thaut, M. H. . The discovery of human auditory–motor entrainment and its role in the development of neurologic music therapy. In Progress in brain research (Vol. 217, pp. 253-266). Elsevier.

制版编辑 | 皮皮鱼

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