时间是万物的歌咏
来源：peak performance
编者按
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。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？
撰文 | 王心玥
责编 | 李 娟
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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。
事实上，我们对时间的感知的确与情绪和记忆有关。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。戴维·伊格尔曼在07年的一个著名实验中，要求被试者进行高达31米的自由落体（下方有安全网）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。
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。
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？
两种时间机制假说
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。其中著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。
斯金纳的鸽子实验，来源：hackeducation
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。
六十年代，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。
早期，作曲家已发现音乐节奏对时间感知有显著影响。二十世纪初的法国作曲家拉威尔著名作品《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”。
目前，有两种著名的时间机制假说用于解释人类时间机制：
● 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。
● 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。
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（来源：科普中国）。
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？
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（低于一秒钟）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。
大脑如何编织时间
多巴胺，来源：sanesco health
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。
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著的表征之一），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（adhd）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。
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。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。
哪些因素影响时间感知
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。
法国著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。
德瓦特弗蕾实验中代表不同情绪的面孔。来源：gils& droit-volet, 2011
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。
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（动作较缓慢）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。
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：https://www.slomo.uni-hamburg.de/en.html
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