《大脑是台时光机》作者是神经科学家迪恩.博南诺。在本书中，他从物理、神经科学和心理学等方面探讨大脑如何记录时间、了解过去并预测未来，尝试对一个广阔的科学领域进行通俗易懂的描述。
      关于时间，我们的大脑能做的远不止记录，它可以带我们回忆过去，也会让我们预测未来，思考未来的计划和生活，时间对于理解意识也有一定重要性。本书分为两部分：大脑时间、时间的物理和心理性质。原则上，任何能以可复制方式重复的物理现象，都能用于判断时间，时间天然地编码在动态系统的状态中。而在理解时间概念时，空间是最好的比方，人类在进化中获得理解时间概念的能力，似乎是借助了专门用来理解空间的大脑回路，即大脑本身就在将时间空间化。
      关于时间本质有两个最重要的哲学理论：现在论和永恒论。现在论认为过去是曾经存在的宇宙的结构，未来指某种不确定的 结构；永恒论认为，过去、未来与现在一样真实，现在没有特别之处，现在之于时间，就如同“这里”之于空间。
      第一部分主要从脑科学角度和神经科学角度探究大脑中的时间感，以及大脑中关于时间的神经元回路等议题。我们习惯把时间视为抽象的计量，但其实构成时间流逝的生命体验并非抽象的概念，而是具体的变化。与其说是时间在变，不如说是总有持续变化中的运动。神经元能响应外界物理现象，用不同的放电频率来编码整个系统的动态变化，从而帮人们判断时间。具备这种判断时间能力的神经元神奇的普遍分布于各个脑区。
       人类对时间的直觉和理论，不光揭示了时间的性质，还揭示了人类大脑的构造和局限性。人类的大脑理解时间要难于理解空间。包括我们，所有的动物都能对空间进行导航、感知、表征和理解，但都无法在时间里进行对身体导航，我们的感知器官并不直接检测时间的流逝。在物理学已经对时间的本质进行探讨的很多年后，心理学和神经科学才刚刚开始充分理解时间和动态的重要性。大脑中与时间缠绕在一起的，是记忆。记忆的进化功能，是让动物预测将会发生什么，什么时候发生，以及怎样在发生时给予最佳反应。在研究记忆的过程中，神经科学的学者们开始重视时间的议题。
       直觉上，通常人们认为时间是一种媒介，人生在此种媒介上展开。而在生活中，出于实用的目的，我们把时间定义成时钟所指。从普遍意义上讲，时钟是一种装置，以某种可重复的方式产生变化，并提供量化这些变化的方法。时钟时间虽是科学中常用的时间含义，却依然是一种变化的局部衡量尺寸，既不绝对，也不普遍，但它规范了我们的生活。主观时间指我们有意识的时间感：对时间流逝以及过去了多长时间的主观感受，它是一种大脑创造的概念，这种心智构造使得我们能“感受”到自然时间和时钟时间。描述了大脑怎样判断、表征和概念化时间，就能更好的理解人类思维。“你的大脑就是你能拥有的最棒的时光机。”
      大脑是一套记住过去以求预测的机器；大脑是一台判断时间的机器，判断时间是预测未来的关键组成部分；大脑是一台创造时间感知的机器，大脑创造了时间流逝的感觉，虽然跟大部分主观体验一样，我们的时间感知存在大量错觉和扭曲；大脑让我们得以在精神上前前后后地展开时间旅行，这是精神时间之旅赋予我们的能力，我们从预测自然的反复无常，升级到颠覆自然、创造未来。大脑能量化尺度超过12种数量级的时间流逝，从声音抵达右耳和左耳的微小时间差异，到某些动物预测季节的能力。
      大脑关于时间顺序和间隔的假设，使得我们能够理解和预测世界上正在发生的事件。在略微长一点的时间尺度（从数十毫秒到大约1秒）上，我们判断时间的能力最为强大。在此范围内，我们不仅可以估计两件事的时间间隔，还可以解析、阐释音乐和语音的复杂时间模式，如言语中音节或停顿的持续时间等。判断时间跟有意识地感知时间流逝的过程是有区别的，而意识的速度太慢，所以很多情况下，我们判断时间采取行动的过程是无意识的。“意识不仅是对外部世界正在发生之事的延迟记叙，也是对无意识大脑中正发生之事的延迟记叙。”
      “进化赋予了大脑多种机制来判断时间。”作者讲这种“不同的时钟用于不同的尺度”的策略叫作“多时钟原则”，与人造的时钟形成了对比，“我们体内有不止一套生物钟，这些时钟不见得随时保持彼此一致，人有着不同的回路用于判断不同尺度上的时间。”但这些生物钟并非只在大脑中，也并非只有人类或动物才拥有。细菌甚至都有生物钟。一些时间生物学家认为生物钟的演化原动力是帮助细胞在夜间分裂。生物钟节律很重要，它间接地影响了人的所有生理和认知功能，包括学习、记忆、反应时间和注意力。
        每提前一个小时，你恐怕要用长达一天的时间来调整它。如果生物钟跟我们周围世界的周期不同步，后果是非常严重，此时没有内部时钟反而会让我们更好过。身体和大脑内部的计时装置与人造时钟很不一样。同一只手表可以追踪我们生活中的毫秒、秒、分钟、日和月。与此不同，多时钟原则告诉我们，大脑使用不同的机制来追踪这些时间单位。
       大脑中还有两种不同的计时方式：前瞻计时是真正的计时任务，因其依赖于大脑的计时回路；相比之下，回顾计时并非真正的计时任务，它通过重新构建存储在记忆里的事件，尝试推断时间的流逝。研究表明，前瞻和回顾计时估计存在巨大差异，这些估计却对认知负荷又有着极强的敏感性，这揭示了我们对流逝时间的判断并不准确，也不可靠。所以我们的主观时间感，的确不客观。研究还显示，多巴胺可能会改变大脑内计时回路的速度，而从研究精神活性药物对时间感知影响的相关科学文献来看，我们对时间的感知，并不受单独的某一种神经递质控制，神经调节物质还可加强大脑对周围发生的外部事件的关注，变得更为敏锐。因此，应该把我们时间感的扭曲视为规律而非例外。对时间流逝的快慢体验，受很多因素影响（事实上，我们对颜色和疼痛的感知及我们的身体意识，也会因背景、学习、注意和药物而发生改变），“我们感知事件流逝的速度，是一种主观设置，建立在远远更为神秘的意识错觉基础之上。”用不同的速度执行相同动作的能力，是人类运动系统的重要特征。无论是否扭曲，所有的主观体验，在本质上都是错觉。
       通过研究鸟类的歌唱，可以初步得出结论，大脑中的某个区域可能有助于复杂行为的计时和时间结构。大量的研究还表明，人类大脑的某些区域参与时间间隔的辨别，包括基底神经节（位于大脑皮层下方的一组脑核）和辅助运动区（与运动皮层相邻的区域，有助于运动），但这些研究依然无法说明哪些具体区域是判断时间还是报告时间。这些研究也尚未揭示大脑中任意回路如何判断时间——计时的神经机制。但大多数神经回路在有需要时本质上都能判断时间。甚至某些实验还表明，就连培养皿里的皮层回路也能够学习判断时间。若无解析复杂时间模式的能力，我们将无法使用人类的两种标志性能力：言语和音乐。
       大脑是已知宇宙中最复杂的动态系统，能够利用内部复杂的动态来判断时间，每当有神经元产生动作电位，它就会产生一连串可重复的变化，好似雨滴入水的涟漪纷纷泛起。每个突触和神经元都为“模式”出了力，但没有哪个突触或神经元是必不可少的。“模式”是一种涌现特征：整体大于部分之和。判断时间的需求，几乎渗透到大脑必须执行的所有任务中，不同任务有不同的时间要求，为了解决种种时间问题，大脑拥有一套互相关联的计时机制，遍布其所有回路中。
      第二部分，时间的物理和心理性质。判断时间有许多种方法，就像大脑一样，从技术层面看，我们运用大量本质不同的机制来回顾性和前瞻性地判断时间，比如，放射性碳定年法：单个碳14原子并不携带任何年龄痕迹，但群体创造了一种判断时间的可靠途径，这种策略与大脑内部的群体时钟概念有一定的相似性，在大脑里，判断时间的最佳方式是观察特定时刻活跃的神经元亚群。
       哈里森制造出了第一台航海计时器，为日后一种多次重复的技术趋势确定了先例：测量空间的最佳方法是使用时钟。爱因斯坦的广义相对论提出，任何时钟所测量的时间都受重力的影响。
      “时间是对物理系统状态变化的度量”，大脑利用神经网络的动态，在内部网络状态和外界所发生改变之间建立相关性，这就是“大脑在判断时间”的意思。
      关于相对论，狭义相对论之所以名为狭义，是因其适用于忽视了引力影响的简化宇宙；广义相对论在其中确立了引力和加速度之间的等效关系，并指出：引力本身并不是一种力，而是时空的扭曲。但所有的物理定律都无法解释人类最强烈和明确的一种观察：“现在”就是很特殊，时间就是在流动。
       每个时刻，大脑都拥有前面时刻的记忆，大脑是一个动态系统，能在此前事件的背景下对当前事件进行编码——“若非如此，它就不可能理解言语，因为每个词语都必须放到之前词语的语境下去阐释”。我们的时间流逝感是适应性的，也许因为与外部世界事件的展开有关系。我们对时间流逝的主观感知，能让我们预测、回放和预演所有随时间推进的外部事件。
       但除开技术成就，我们衡量时间的能力，并没有让我们在理解时间本质问题上更进一步。大脑的固有局限性和偏差，大大限制了科学的进步，进化显然并未赋予人理解大脑本身的能力，以及理解时间的性质的能力。时间的流动到底是意识创造出来的虚构，还是一种如今尚未被物理定律捕获的东西？这个独特的复杂问题，处于物理学和神经科学的交界点。
       从语言上看，空间与时间的关系是不对称的。人们常用空间比喻谈时间，但却很少用时间比喻来描述空间，更泛化的原因在于：空间是比喻的普遍源头，它是一个更自然、更丰富的领域。空间更会影响我们对时间的实际感知方式，无关比喻或语言，比如卡帕效应确定，两件事之间的距离，深刻影响人们对两件事之间相隔时间量的判断；比如人们往往会顺着一条直线来将时间概念化，直线左边有着较短的时间间隔（代表过去），右边的间隔较大（代表未来）。还有证据表明，空间和时间在更基本的单个神经元层面上存在混合的现象。总之，基于语言学、心理学和神经生理学证据表明，在我们的神经回路里，空间和时间的确交织在一起；从人们的主观感受出发，空间和时间也是相互依存的。距离可以影响我们的时间判断，这一事实并未揭示出空间和时间的真实物理本质，但它的确“揭示了大脑构建的某种深刻内涵”。
       作者的猜想是：空间和时间在神经回路里纠缠在一起至少有两个原因。首先，大脑有一套非常机会主义的运作方式：它总在挪用、再利用现有的功能。我们理解时间概念的能力，很可能部分是靠着与概念化空间的神经回路相配合来实现。其次，大脑从外部世界模式中提炼信息的专家，由于空间和时间间隔强相关，大脑利用距离来优化对流逝时间的估计。
       关于复杂的认知任务，如精神时间旅行，即想象回溯和畅想未来及制定计划，依赖的并非单一大脑区域，而是许多不同区域的支持网络，每个脑区都有其贡献。就精神时间旅行而言，内侧颞叶可以提供访问过去体验的途径，而前额叶皮层可以灵活地操纵这些记忆，预想、评估新的场景。
      综上，时间流逝的感觉即我们对变化的感知，是一种心理建构。对神经科学家来说，这一建构与现实相关，事件在只有当下是真切的宇宙中渐次展开——时间在真正的流动；对物理学家和哲学家来说，时间的流动同样是一种心理建构，只是在物理世界里没有相对应的东西。我们的时间流逝感体现了一个基本的问题。然而，解决这个问题是一项艰巨的任务，因为我们的主观时间感位于一堆科学未解之谜的中心：意识、自由意志、相对论、量子力学以及时间的本质。
       每一个“现在”都立刻消失变成过去，同时打开了充满无穷无尽可能的未来的大门，很少有其他体验比这种感觉更具说服力。学术界对时间的本质没有统一的共识，是因为人们普遍认为，时间在不同物理定律中扮演着不同的角色冰存在冲突。在广义相对论中，时间（充当时空的组成部分）可以被视为宇宙结构的一部分，而在量子力学中，时间是一个控制量子系统演变的参数。
        人类最明显、最普遍的一种体验，竟然是一种最深层面上的幻觉，真是讽刺又玄妙的一件事。神经科学家和心理学家必须承认，大脑究其核心，是一种时间器官。判断时间内嵌在神经操作系统的最深层——突触、神经元和回路上，“大脑判断时间、生成时间模式、记住过去、赋予我们在精神上将自己投射到日后的能力——所有这一切，都是为了预测未来，为未来做准备。”
       所以，好好运用你的大脑吧，窥视未来并对其加以塑造，以满足你的需求，以此超越自然的反复无常。
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