06:01── 時間感的科學與哲學

06:01── 時間感的科學與哲學
我們想讓你知道的是

即使在本質上,時間有可能被物理學家認為是不存在的,但談到時間,我們又大多會同意人們其實可以主觀地感覺到現在、未來和過去,那這個關於時間的幻象究竟從何而來?

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文:意識物Consciousness(ft. TEDxNationalTaiwanUniversity)
主筆:李文雅、陳庭榕、劉柏岑
資料呈現:胡中翰、劉子寧

「過去、現在、未來的區分只不過是幻象而已,雖然這的確是很頑強的幻象。」

——愛因斯坦【註1】

即使在本質上,時間有可能被物理學家認為是不存在的,但談到時間,我們又大多會同意人們其實可以主觀地感覺到現在、未來和過去,那這個關於時間的幻象究竟從何而來?

時間是關於變化的財富,在時鐘的打油詩裡,時間卻只有變化而沒有財富

啟蒙時代著名的德國哲學家康德認為時間是作為所有現象的先驗條件(priori condition),就像數學作為先驗的科學,數學上的真假是不依賴於我們所經驗的世界的:三角形的內角和必定等於一百八十度,不管世界如何改變這個真理也不會改變,因為它是「先驗」——先於經驗的【註2】。而既然是先於外在經驗的,而使經驗得以可能的條件,時間在本質上便不會如同一天二十四小時這樣的規定或規律,它既不是形狀,也不是位置或者所謂的分秒,而是一種「內在感覺(inner sense)」的形式。

康德肖像
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康德肖像

也因為屬於內在感覺的時間沒有任何具體的東西可以描述,所以我們總會想像出一條直線來比喻心中的時間。這樣的數線顯示了時間具有一個維度,並具有連續而無限延伸的性質,而這條線上的每一個點則具有前後的關係【註3】。因此我們所謂的過去,便是某一個參考點之前的其他時點,時間便就這樣被我們用類似空間的概念描述了出來。

但法國哲學家柏格森(Henri Bergson)卻認為康德對時間的看法並沒有把握到時間真實的樣貌:用空間來類比時間,會讓時間在我們心中變得均質而固定,但時間實際上卻是隨著我們直接地感覺而富含變化的。

因此對柏格森來說,所謂的時間其實分成兩種:一種是自然科學上的時間,這樣的時間是可以被空間化的,也就是類似於用數線的方式切割成一格一格的時間,從而我們可以用幾格(多少單位)來描述過了多久。然而柏格森認為這樣的時間就變成空間的其中一軸,性質就如同我們所說的寬度、深度或高度等,而由於心理的狀態是沒有辦法計數或切割的,這樣空間化的時間便漸遠於我們的內心了。所以柏格森認為如果以空間來類比時間,實際上就是消除了時間的本質【註4】。

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透過數線表示空間化的時間

而被我們的內心所直接感知的便是另外一種時間,正如我們會感覺到「鬧鐘上的十分鐘」、「陪長輩看無聊連續劇的十分鐘」和「追連載漫畫的十分鐘」是不同的。鬧鐘上我們觀察到的是時間的客觀度量,並且由單位(分鐘)構成,但真實的時間卻可能會因為我們的主觀認知而有所差異:「跟長輩看無聊連續劇的十分鐘」讓我們覺得過得很慢,「追最新連載漫畫的十分鐘」卻讓我們覺得時間過得飛快。因此柏格森便以所謂「綿延(durée)」的概念,來理解這樣的時間,而人們在生活中就是如此地在感知時間的【註5】。

無獨有偶,在十九世紀末現代心理學濫觴之際,心理學家同樣也曾對時間的感知——「時間知覺」(time perception)【註6】感到相當地有興趣。被尊稱為美國心理學之父的威廉・詹姆斯(William James),在其經典之作《心理學原理》(The Principle of Psychology),便曾提出自己對時間知覺的看法。詹姆斯提到,「過去的時間」(time past)乃是人們注意力及記憶運作的結果,而「現在的時間」(time present)便是建立在我們對於時間的感知上。

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威廉・詹姆斯與《心理學原理》

那時間知覺確切來說又是什麼呢?

想要對這個問題有所瞭解,我們勢必得要先到胡塞爾(Edmund Husserl)那兒拜訪一趟。

回到時間本身

被譽為近代最偉大哲學家之一的胡塞爾,首先開啟了現象學運動。現象學(phenomenology)是一個探討一切現象背後原則或規律的學門,而這裡所指的現象,基本上即是外在事物所給予我們的經驗。胡塞爾在現象學中便展開了對於時間的討論,而時間的概念在這裡則被分作三個層次【註7】:

客體時間(objective time)——外在世界中各個事物的順序,具有公共性,也能夠被測量、被描述。

例如我花了「兩分鐘」才看完這本書,或「昨天」下完雨之後氣溫就開始往下掉了。

主體時間(subjective time)——又稱為內在時間(internal time),經驗或心理動作(mental acts)的持續和先後,不具公共性而無法被測量。

在現象學中意識總是關於某事某物的意識,每一個意識動作(act of consciousness)也都是朝向著某一事物的。譬如當你說你昨天「看」到一隻「貓」的時候,「看」就是意識動作,「貓」則是其對象。而這個「對於」某事、「朝向」某物的性質即是現象學所談的「意向性(intentionality)」【註8】。這裡的意向與我們一般所謂的意圖並不相同:一個人覺得肚子餓,他的意識便會「朝向」餓這個感覺,因此意向指的便是這個「朝向」的關係,而不是他因為覺得餓而會「意圖」想要吃飽的「意圖」。所以主體時間代表的便是意識動作的順序,如此內在時間的存在則總是透過「記憶」彰顯,因為唯有這樣的先後存在,我們才會有著記憶中「過去」所有的經驗或發生的意識動作。

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圖片來源:意識物
客體時間是外在事物的順序,主體時間則是內在動作的先後。

內在時間意識(consiocusness of internal time)——對於能夠意識到內在時間的覺知。

主體時間(內在時間)的觀念能夠解決時間感的問題嗎?也許並不盡然,主體時間與客體時間同樣都是順序,而無法解釋我們是怎麼經驗這個順序的。所以胡塞爾便以內在時間意識作為時間問題的最終解:內在時間意識使得我們得以意識到內在時間的存在。因此時間知覺的概念,便是立基於內在時間意識朝向內在時間的意向性之上。

而除了哲學上的討論,二十世紀初亦有不少心理學者開始了關於時間知覺的研究,如羅伯特・麥克道格(Robert MacDougall)便曾透過一連串實驗想找出男性與女性感知時間的差異【註9】。但這樣的研究榮景其實並非一直持續,在行為主義(Behavorism)【註10】逐漸興起之後,心理學研究的主軸轉向可被觀察及客觀量測的反應及行為。在此氛圍之下,時間這樣難以觀察的研究目標便漸漸地被拒於門外。傑克・亞當斯(Jack Adams)就曾經在1964年的《心理學回顧年鑑(Annual review of psychology)中提到:「時間知覺在心理學中是一個莊嚴而令人疲倦的命題,現今活躍的研究者很少對其感到興趣【註11】。」

但難道時間就完全被心理學者所拋棄了嗎?

The Good Trip

亞伯特・霍夫曼(Albert Hofmann)合成出並服下250微克的LSD,他體驗了一趟奇幻的腳踏車旅程,也確認了LSD的確是一種迷幻藥。這個發明與發現讓許多心理學家相當感興趣,羅伯特・歐恩斯坦(Robert Ornstein)便是其中之一。歐恩斯坦發現,當人們服用LSD之後,他們對時間長度的感覺,其實也就是綿延,便與一般人有非常大的差異。這成功引起了一些臨床心理學者的注意,使時間知覺搖身一變,成為探索藥物影響及精神疾病的一項工具【註12】。

於此同時,行為主義學者也漸漸發現,過去被他們摒除在外的時間知覺,已不容忽視:他們無法提出不涉時間的行為模型,因為這樣的非時間行為(non-temporal behavior)並不存在【註13】。從而心理學界再度興起研究時間知覺的熱潮,並且在神經科學的輔助之下,更為精準而系統化地嘗試找出我們的腦與時間的關係。

真正的時鐘:腦
時鐘腦
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在神經科學中我們可以將時間分成三種尺度:晝夜節律(circadian rhythms)、間距計時(interval timing),以及毫秒計時(millisecond timing)。晝夜節律以二十四小時為基準,使身體的生理功能得以與日夜變化協調;間距計時則是屬於秒到分鐘的尺度,並牽涉到覓食、決策等行為;而毫秒計時則對運動系統的控制、語音的產生及辨識相當重要【註14】。時間知覺便主要屬於毫秒計時到間距計時的範疇。

早在1967年,神經科學家范倫鐵諾・布萊騰伯格(Valentino Braitenberg)就曾猜測小腦在時間知覺中扮演重要的角色。這項猜測亦在二十多年後被證實,心理學暨神經科學家理查・艾佛瑞(Richard Ivry)便觀察到,小腦受損的病人難以估計一段具有聲音的時間間隔。其後,其他研究者們則陸續發現小腦與眨眼、語音知覺及語音製造等動作中的間隔時距估量具有關聯【註15】。

透過功能性磁振造影(functional magnetic resonance imaging, fMRI)【註16】,科學家找出負責處理不同時間間隔訊息的腦區,以及神經訊號的傳遞路徑:當時距間隔小於一秒時,背外側前額葉皮質(dorsolateral prefrontal cortex)便會參與時間知覺的過程;而當時間間隔是由聽覺或是視覺訊號讓我們感受到時,右後頂葉皮質(right posterior parietal cortex)則扮演了感知時間的重要角色。

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腦部側視圖,可見背外側前額葉皮質與頂葉皮質。

研究學者也發現,大腦中的運動輔助區(supplementary motor area),具有分辨時間間隔是大於還是小於一秒的能力【註17】。

另一個也對時間知覺貢獻匪淺的構造則是基底核(basal ganglia)。如果你連續聽到兩組以聲音做為起始的時間間隔,而試圖分辨哪一組間隔的時間較長時,最先受到活化的構造就是基底核【註18】。不僅如此,神經科學家也觀察到,基底核中的紋狀體(striatum)接收到百萬個以上的皮質細胞所傳來的神經衝動。他們認為這暗示著紋狀體細胞在時距的起始及計算上扮演重要的角色【註19】。

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基底核與紋狀體示意圖

而不僅時間「知覺」讓科學家感到好奇,時間「錯覺」同樣也一直是令人著迷的研究主題之一。

時間「知覺」,還是時間「錯覺」?

在欣賞電影時,可以發現當主角發生車禍或其他事件的當下,導演常常會將鏡頭拉近,然後呈現慢動作的畫面。但在危急情況之下,我們所感受到的時間真的「慢」下來了嗎?神經科學家切斯・史戴特森(Chess Stetson)等人便對這個問題相當感興趣。他們找來了一群受試者,讓他們從高處垂直墜落三十一米到安全網之中。史戴特森的研究團隊發現,受試者估計自己墜落的時間間隔,比起墜落前估計的相同時距,平均多了36%。他們認為受測者之所以會感覺時間比較漫長,是因為墜落的過程讓受試者的記憶更加鮮明,因此當回想起那段時間,會覺得時間似乎被拉長了【註20】。

同樣身為研究設計者的大衛・伊格曼(David Eagleman)則進一步解釋,「當我們所記憶的細節越多,那段時間之於我們就顯得越長。」伊格曼認為,這可以說明為何童年的時光總是較為漫長,因為當時的我們對很多事物都是初次接觸,大腦所記錄的訊息量會比成人時期還多。

而這些生活中的時間錯覺,對於時間的研究亦是重要的題材。研究者可以透過給予受試者不同的刺激,去剖析造成時間知覺有所差異的原因,並更進一步了解相關神經系統運作的機制。

「一小時不僅僅是一個小時,它是一只充滿香氣、聲響、念頭和氛圍的花缽。」

——普魯斯特(Marcel Proust)【註21】

時間知覺的研究在神經科學以及心理學的領域,仍如火如荼的進行著。研究者想要驗證目前所提出的理論、擘畫出知覺系統更為詳細的運作規則。不僅如此,他們也想深入的了解,何以每個人所知覺到的時間仍會有所不同?有哪些因素會造成時間知覺的差異?

我們已經知道,注意力、記憶、感覺系統、心理狀態及過往經驗等等,都會對個人所感受到時間造成影響。而這也代表著透過改變上述的因子,我們也許可以讓自己所擁有的時間產生。下一次想躺在被窩裡賴個床的時候,不妨轉個念頭,試著專心地讀一本之前沒有讀過的刊物,或是出門嘗試一些你從來沒有體驗過的活動。你的一天或許便不再是那樣的「二十四個小時」了。

延伸閱讀:24 : 01──時間的意義:我才沒有遲到,不然你去問愛因斯坦

註解
  1. Paul Davies, That Mysterious Flow, Scientific American, February 1, 2006. 原文為The past, present and future are only illusions, even if stubborn ones.
  2. 先驗(a priori)為一拉丁詞彙,與此相對的概念即為後驗(a posteriori)。例如從本質上說,若沒有甲先存在的條件,便沒有乙的存在,則可說甲先於乙。而在認知上,若不先知道甲,便不可能知道乙,則甲為先,乙為後,因而生出從屬的關係。亞里斯多德(Aristotle, 384~322 B.C.)認為先驗是指自然的先存秩序,是我們所發現的最基本基礎,或者可說是首先知道的。亞里斯多德認為有很多真理在我們未發現或無法解釋其理由前即已存在,例如火會發光,太陽提供熱能,水往低處流等等。在我們未發現這些原因前,我們是憑經驗認知而非憑科學方法。亞氏認為後天的知識是我們從效果或功能去探究其原因的知識。雖然從邏輯上說,導因(cause)應該是先於效果或功能而存在的,但是從我們經驗認知的過程來看,我們常常是先認識果再去追求因,而有些哲學家為了導正這個觀念,便在知識論上提出了不同的看法。康德即在其所著的《純粹理性批判(Critique of Pure Reason)》一書裡便說:我們所有的知識,可從經驗而起,是可以同意的。假使認為一切知識完全出自於經驗,則無法同意。參見:國家教育研究院教育大辭書
  3. Kant, Critique of Pure Reason, A33/B50。
  4. Arjen Kleinherenbrink, Time, Duration and Freedom Bergson's Critical Move Against Kant, Diametros 39 (2014): 203–230
  5. 柏格森認為綿延不是數學的時間(即空間化了的時間),後者如一條空間中的線段,由點組成,點與點間是分離或非連續的,如上所說。而綿延卻是連續的(continuous),的流動,在此流動中,過去流入或延入未來,不但如此,綿延亦是一個不斷創新的歷程(process)。數學的時間是同質的,前一瞬間與後一瞬間完全相似,沒有分別。但真實的時間是生命的創造,也就是一個產生新異性(novelty)的過程(例如新物種的出現),所以前一瞬間與後一瞬間可能很不相同。因此綿延是異質的,是宇宙生命的連續的流動及不斷創新的歷程,而宇宙的真實就是綿延,綿延的本質則是「生命衝動」(elan vital),一種普遍的宇宙生命的無限的創造力。參見:韋漢傑(2005)。柏格森的創造進化論。《人文》第一三五期。
  6. 時間知覺,也就是時間感,是指人們在不透過計時工具的協助之下,對於客觀現象延續性及順序性的感知。而所謂"知覺(perception)"是透由感官對外在世界中物體的察覺,特指面對實際物體時的所知,與想像的不同;在心理學中,常視知覺為對所感覺的外在事物,加入了心理中認知的解釋。參見:國家教育研究院教育大辭書
  7. Robert Sokolowski, Introduction to Phenomenology, 2000, p139
  8. 同註6,P8-9
  9. MacDougall, R. (1904). Sex differences in the sense of time. Science, 19(487), 707-708.
  10. 行為主義主張以系統化的方法來理解人類或動物的行為,假設行為的產生是個體經過環境刺激而產生的反饋,或是個體生命史中所形塑而成的結果。
  11. Adams, J. A. (1964). Motor skills. Annual review of psychology, 15(1), 181-202.
  12. Hancock, P. A., & Block, R. A. (2012). The psychology of time: A view backward and forward. The American journal of psychology, 125(3), 267-274.
  13. 同註12。非時間行為僅討論行為本身的內容(content),而不討論此行為牽扯到關於時間的部分,意即不討論此行為的節律、速度,或是行為進行的時間長短。然而若要分析行為的內容,則勢必包含時間的元素在其中,因此後來的研究者們認為非時間行為並不存在。
  14. Buhusi, C. V., & Meck, W. H. (2005). What makes us tick? Functional and neural mechanisms of interval timing. Nature Reviews Neuroscience, 6(10), 755-765.
  15. Grondin, S. (2010). Timing and time perception: a review of recent behavioral and neuroscience findings and theoretical directions. Attention, Perception, & Psychophysics, 72(3), 561-582.
  16. 功能性磁振造影是一種利用磁振造影來量測神經元活動的影像學方法。
  17. 同註13。
  18. Rao, S. M., Mayer, A. R., & Harrington, D. L. (2001). The evolution of brain activation during temporal processing. Nature neuroscience, 4(3), 317-323.
  19. Matell, M. S., & Meck, W. H. (2004). Cortico-striatal circuits and interval timing: coincidence detection of oscillatory processes. Cognitive brain research, 21(2), 139-170.
  20. Stetson, C., Fiesta, M. P., & Eagleman, D. M. (2007). Does time really slow down during a frightening event?. PLoS One, 2(12), e1295.
  21. Proust, M., In Search of Lost Time, 原文為 "An hour is not merely an hour, it is a vase full of scents and sounds and projects and climates, ……”

本文經意識物 Consciousness授權刊登,原文刊載於此

責任編輯:朱家儀
核稿編輯:楊之瑜

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