大脑时间相对论：遇危险时人是否感知时间变慢 | 唐山科普在线唐山市科学技术协会主办

为了弄明白为什么当人面对可能危及生命的险境时会感觉时间变慢了，我们的记者在达拉斯的零重力惊悚游乐园里被从15楼的高度扔了下去。

　　从顶部起跳到落在网子上，下落45米的整个过程只需要2.6秒钟。但大多数人都说他们感觉时间持续了4秒以上。

　　理解大脑对时间流逝的感知将帮助我们找到治疗精神疾病的方法。但对时间的感知却是很难度量的，为了解决这个难题，科学家想出了一个古怪的办法：让人从45米高处自由落体，看他们的大脑是如何切换到慢动作模式的。

　　文/科特勒图/加内特、亨兹

　　我被结结实实地捆绑起来，吊到了45米的空中。4根巨大的钢梁支撑着我的重量，现在，在方圆几千米的范围内，数我站得最高。我正准备成为科学史上运动得最快的人，却实在难以抑制住胃里的早餐不断向上翻涌的冲动。

　　位于达拉斯的零重力惊悚游乐园里的这台游乐设施的正式名称是“悬挂空中飞人”，但这里的工作人员通常称之为“一张网”。因为当操作员松开我身上的绳索时，我便会无牵无挂地开始自由下落，直到最后落到下面那张经过改装的马戏团保险网上。可怕的自由落体过程总共持续了不到3秒钟，但对我来说，感觉却要漫长得多。而这，正是此项试验的关键所在。

　　对大脑对时间流逝的感知的研究已经不再仅仅是哲学家的课题了。在过去几十年中，医学扫描和电脑分析技术的进步让科学家已经能够以毫秒为单位来监控大脑的活动。探明大脑如何处理与时间相关的信息，将有助于揭开一些精神疾病的成因。但一些最基础的问题仍然困扰着研究人员，特别是对所谓“时间膨胀”的解释——这个理论认为当生命遇到威胁时，人就会感觉时间放慢了脚步。我所进行的这次自由落体试验，就是美国贝勒医学院的神经科学家大卫·依格曼为解决这个问题而设计的一组试验中的最后一项内容。

　　在我的手腕上戴着一个感知计时器——基本上它就是两块LED屏幕，每块屏幕上都不断随机闪烁着从1~9的数字。在我被吊起之前，这个计时器的数字切换速度被设定为我刚好无法清楚地读出上面的数字。如果依格曼的理论是正确的，也就是在遇到危险时大脑对时间的感知会减慢，那么我就应该能够以一种慢动作的状态看清上面的数字，就像是电影《黑客帝国》里面的主角可以看到飞行的子弹一样。不过前提是，我要始终睁开我的双眼。

　　大脑中的时间旅行

　　最近几年，科学家已经发现，我们在每天24小时中有规律的睡眠/醒来的生理节奏，是由约1万个大脑细胞所组成的视交叉上核神经元负责控制的。而依格曼的研究焦点，是要确切地找出其中的每一时刻都发生了什么。他设在贝勒医学院的感知与行为实验室，也是目前惟一专注于通过试验获得关于人们对时间感知的可靠数据的研究机构。

　　依格曼是从视觉开始他的研究生涯的，2000年，他对“闪烁滞后效应”产生了兴趣，科学家对这种视觉错觉现象一直没有找到满意的解释。在电脑屏幕上，一个中间是蓝色的圆圈围绕一个固定的点做圆周运动，每过一会儿，圆圈中央的蓝色部分就在几分之一秒的时间内变成白色。有时候，你会感觉这些不停做圆周运动的白色和蓝色的圆圈看上去仿佛是重合在了一起。在对数十名学生进行了这项试验之后，依格曼认为这可能是一种时间错觉，受到欺骗的其实是你的大脑，而不是眼睛：为了解释短暂闪现出的白色，大脑会提前假想出蓝色将在几毫秒后出现的位置，并将它与进入你的意识中的实际视觉感受叠加在一起。这是第一个证据，它能证明我们对时间的感知，并不能完全准确地反映我们认为是“现在”的这一时刻所发生的事。

　　在我从空中跳下的前一天，我造访了依格曼的实验室，想要亲身体验一些他所说的时间错觉现象。依格曼现年38岁，但看起来至少要比实际年龄年轻 10岁。他留着棕色的短发，身材像运动员一样健壮，待人和蔼可亲。他2009年的著作《生命的清单：关于来世的40种景象》是本一夜蹿红的畅销书。他的实验室看上去和普通的办公室没什么两样，也有一个个的小隔断和咖啡壶之类的东西，最大的特色是墙壁上涂有淡蓝色的易擦涂料，墙上从上到下都写满了他研究中用到的各种笔记和符号。不过，现在我的注意力全都被吸引到了一块电脑屏幕上，上面显示着一个快速变化的绿色方块。

　　屏幕上显示着一个九宫格，9个蓝色的方块整齐地排列在一起，时不时地，其中会有一个方块忽然变成绿色。我的任务就是要点中绿色的方块。一开始，它以一个比较稳定的速度跳动，在我点击鼠标之后要等上200毫秒才会变换到下一个位置。但过了一会儿，变换的速度开始改变了，随着绿色方块变得越来越快，我感觉它似乎在我点中它之前就已经跳开了。

　　“这是因为你的大脑在不断校准时间间隔。”依格曼解释说，“比如说，我们现在用拨动开关去打开一盏灯，如果每次按下开关之后都有200毫秒的延迟灯光才会亮起来，你的大脑就能识别出这种固定的模式，并自动忽略掉延迟的时间差。这样，在你拨动开关的时候，感觉就像是灯立刻就亮了起来。但如果这时把你放到另一间房子里，那里的灯光就是一按下开关马上就亮起来，那么你就会感觉好像是在你拨动开关之前灯就自己亮了。这是因为你的大脑暂时卡在了先前的思维模式中。”

　　依格曼让几十个人玩了九宫格的游戏，并同时用功能性核磁共振扫描仪监视他们大脑中的反应。他发现，当人们体验到时间延迟的时候，大脑前扣带回皮层的活动就会明显增加，而这个区域只有在大脑的不同区域处理相互矛盾的信息时才会活跃起来。这个发现可能说明大脑中存在着至少两个不同版本的时间：一个主计时器告诉你对“现在”的感知，而另一个则在不停地对这种感知进行调整。

　　重复进行的试验支持了他的结果，这表明——与语言功能主要由布罗卡区控制、视觉主要由枕叶负责不同——我们对时间的感知并不是由某一个大脑区域集中控制的。因此，这一领域中的大多数科学家都将工作的重点转向了大脑中的不同区域如何相互协调才最终实现了对时间的统一认识。但他们首先要弄明白的是，这套系统是否真的有能力改变解读数据的速度。依格曼记得自己小时候有一次从屋顶摔下来时，时间似乎变得永无止境，而不仅仅是一瞬间就过去了。这让他想到，将人从高塔上扔下去的方法，或许能够帮他找到答案。

　　关于新鲜感

　　“3，2，1，去吧！”随着操作员的倒数，我落了下去。跳塔的顶端开始离我远去，我的胃开始翻江倒海，里面的东西冲向我的喉咙，就像依格曼所设想的，我感觉到时间真的变慢了。用尽全部的意志力，我将注意力集中到计时器上，尽管我能感觉到时间过得很慢，但上面那些闪烁的数字还是很难看清。

　　重重地，我摔到了网子上，冲击力要比我想象的厉害得多，但至少我的身体还完好无损。我有点不好意思地向依格曼报告了自己的感觉。“和我想的一样，”他说，“又一个无效结果。”在第一轮测试中，他让23个人轮流从空中落下(其中有一个不算，因为她在下落过程中闭上了眼睛)，每个测试者都感觉到下落的过程要比实际时间持续得更久——他们估计的平均时间大概是4秒，而实际上只有2.6秒——但他们在下落过程中辨别数字的表现都不比在地面上的时候更强。他们的大脑好像并没有真正意识到时间已经变慢了。起初，这样的结果让依格曼感到很失望，但他很快意识到，这个结果恰恰说明，“时间膨胀”实际上是一种记忆错误的体验。当你落下时，下坠的过程本身并没有变长，只不过你记得它好像是变长了。

　　不是所有人都同意这个结论。达特茅斯学院的神经科学家、时间研究者彼得·赛提出了另一种解释。进化的过程让我们的大脑更容易注意到新鲜的事物。比如你在丛林中发现了一片移动的阴影，它可能意味着一顿美餐，或者是你自己将变成别人的美餐——无论是哪种结果，这都是最值得引起注意的征兆。“当我们提高注意力的时候，”赛说，“大脑每秒钟就会处理更多的信息。”这是一种生存策略。当我们面对可能危及生命的情况，比如从45米高空坠落的时候，你的大脑每秒钟所处理的信息量也会比平时更多，因此它会重新校准时间。就像前面提到的那个灯光马上点亮的情况一样，你的大脑会被卡在旧的模式中。如果你觉得大脑处理了平时用4秒钟才能处理完的信息量，那么就会认为你的下坠过程的确持续了4秒钟的时间。

　　2004年，赛做了一项试验，他在电脑屏幕上反复调出同一张照片，然后再在后面加入一张新的照片，就像是：咖啡杯、咖啡杯、花。尽管这些照片在屏幕上停留的时间其实都是一样的，但受试者都报告说新换的那张照片持续的时间好像要更久一些。赛认为这是大脑在接触新体验的时候拉长了时间。

　　但如果这是真的，那么在依格曼试验中从空中落下的人，就应该能看清计时器上以更慢的速度闪烁的数字才对啊——只要减慢一点点，他们就应该可以看清数字了。(赛认为这是因为视网膜的速度没有快到足以完成对图像的处理，与环境并没有关系；但依格曼反驳说，研究表明视网膜处理画面的速度能达到每秒 100次，远远超过了读出计时器上的数字所需的反应速度。)因此，依格曼对赛的试验做了一些改变，又重新做了一次。如果说引起人的注意是造成这种效果的关键，那么当人看到一个更能引起情绪波动的“新鲜事物”——比如一个人持枪对着你的照片，其他试验已经证实它要比一朵花更容易引起人的注意——时，就应该感觉它在屏幕上停留的时间更久才对。但试验结果却发现，人们似乎并不觉得拿枪的人比一朵花更有新鲜感。

　　为了找到其中的原因，依格曼查阅了关于大脑在观看同一幅画面时电活动会减少的研究报告。“这是一种称为‘重复抑制效应’的经验法则，”他说， “在这个试验中，它是解开谜题的关键。”依格曼指出，人们对花带来的新鲜感所做出的反应，并非像赛所认为的那样是减慢了时间；相反，其实是大脑在之前观看咖啡杯的照片反复出现的时候，提高了反应速度——大脑立刻就认出了杯子，因此在看杯子时所消耗的时间和能量都被减少了。“这是一套完美的系统，大脑知道接下来会出现什么，因此不愿花费更多的能量去想它。”依格曼说，“但在这个问题上，看到反复出现的画面时减少能量只是个次要的事例。”

　　医学中的时间旅行

　　让我们回到现实世界。这项研究有些很有意思的分支，其中之一就是用它来找出造成精神疾病的原因。每个人的大脑中都存在着几乎是在瞬间就会闪现出来的“内心独白”，或者说是自己和自己说话。但这其实是一个可以分成两步的过程：你先在心里发出一个声音，然后再听到它。“对一般人来说，这个过程几乎是同时完成的。”依格曼说，“但如果这两个步骤出现了不同步的情况，那感觉可能就像是你听到了别人的声音。”这很有可能就是很多有过精神分裂体验的人所感受到的幻听症状的根源。去年，依格曼对30名精神分裂症患者做了插入新照片的那个试验，结果发现，他们没有表现出任何重复抑制效应——对他们来说，每一次的体验都是同样新鲜的。“就像我们的大脑在九宫格试验中会去重新校正时间的机制一样，”他说，“我们也可以利用游戏来校正精神分裂症患者的大脑，驱除掉他们的幻听症状。”

　　从事时间与疾病相关研究的科罗拉多大学的心理学家蒂娜·达瓦洛斯同意这种观点。“所谓的‘感觉门控’，也就是大脑过滤掉重复刺激的过程，正是精神分裂症出问题的地方所在。”她说，“大多数人都觉得，可能是他们抑制自己对重复刺激的反应的能力出现了问题，但依格曼的研究把焦点对准了对时间的认知功能。”从这个认识出发，依格曼正在心理学家的帮助下设计一个游戏，用来重新校正病人大脑对时间认知，他希望能在未来几年中对其进行测试。

　　目前，他还在继续研究新的时间错觉，希望能利用另一种闪烁滞后现象的研究结果揭开大脑的秘密。尽管他的研究致力于创建度量时间的科学方法，但他也不由自主地开始思考所有这一切背后的意义。爱因斯坦说时间是相对的的时候曾经指出，当人在太空船上以光速旅行的时候，他所体验到的时间与站在地球上所体验到的是不一样的。但依格曼发现的却是，即使两个人并肩站在一起，他们所感受到的时间也是相对的。要证明时间不像我们一直以来认为的那样是永恒客观的、每个人对时间流逝的感悟都有自己的根据，他还有很长的路要走。“在这项研究中还将发现些什么？”他说，“这个问题让人充满了期待。”