時間究竟是什麼?我們如何知曉時間的存在?

2020-12-11 徽燕南居

時間,百科給出的答案如下

時間(Time)是物質的運動、變化的持續性、順序性的表現,包含時刻和時段兩個概念。時間是人類用以描述物質運動過程或事件發生過程的一個參數,確定時間,是靠不受外界影響的物質周期變化的規律。以地球自轉為基礎的時間計量系統稱為世界時系統。日、月、年、世紀的時間計量屬天文學中的曆法範疇。

現代宇宙學理論認為,宇宙大爆炸「之前」沒有時間可言。「永遠向前」指時間的增量總是正數。時間表達物體的生滅排列。「時間」簡稱「時」。時間就是物質的運動和能量的傳遞。

時間是一個較為抽象的概念,是物質的運動、變化的持續性、順序性的表現。時間概念包含時刻和時段兩個概念。時間是人類用以描述物質運動過程或事件發生過程的一個參數,確定時間,是靠不受外界影響的物質周期變化的規律。例如月球繞地球周期,地球繞太陽周期,地球自轉周期,原子振蕩周期等。阿爾伯特·愛因斯坦說時間和空間是人們認知的一種錯覺。

時間是地球(其他天體理論上也可以)上的所有其他物體(物質)三維運動(位移)對人的感官影響形成的一種量。就21世紀的物理理論來說,時間是連續的、不間斷地,也沒有量子特性。一些至今還沒有被證實的,試圖將相對論與量子力學結合起來的理論,如量子重力理論、弦理論、M理論等,預言時間是間斷的,有量子特性的。一些理論猜測普朗克時間可能是時間的最小單位。

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)。

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,「感到飢餓」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。

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。在姜峰楠(Ted Chiang)的小說《你一生的故事》裡,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,在它們的思維裡,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,未經歷的已然發生過。

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「恆常聯結」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,只等我們去經歷和感受。在那個世界裡,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。

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《大腦是臺時光機》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周不等,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鐘時間短了20%-40%。

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。

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,於是當人類嘗試解開時間知覺的密碼,便自然轉向了我們的大腦。

神經科學嘗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,抑或是對太陽東升西落周期的記錄,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《記憶的永恆》一畫中,也許表達了他對時間感獨特的思考,時鐘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黏膩的「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。

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