感知時間

神經科學也遇到了謎題：為什麼人腦只回憶過去卻不記憶未來？

「理解時間之箭在許多情況下（進化、衰老、記憶、因果關係、複雜性）究竟是怎樣表現的，還有很大的研究前景。」卡羅說。

物理學家希望將來會有更多的答案——當然，假設有這樣的答案。

當你玩得開心時，時間真的過得更快嗎？

時間知覺是一個大腦的持久未解之謎。當我們對包含在精細動作任務中的毫米尺度有一個充分理解的時候，怎樣有意識地感知秒和分——所謂間隔時間——顯然仍是個謎。

首先，我們並沒有專門用於時間知覺的感覺器官，因為我們通過觸覺、味覺和嗅覺來感知我們外界的物理和化學性質。由於沒有臨床癥狀，對時間知覺的缺乏完全無法定義，研究起來非常困難，因此，時間也是不同尋常的。「我們真正想要找的，是那些像失憶者在記憶一樣，不善於定時的人，」英國基爾大學的約翰·韋爾頓說，「但並沒有這樣的人。」

有人相信，這是有原因的。北卡羅來納州杜克大學的沃倫·梅克認為，計時對感知來說是如此重要，以至於我們的大腦已經進化出幾套備份系統，可以在主時鐘受損時來應付。這就是為什麼很難找到不能感知時間的人的原因。

沒有人真正了解這種時鐘的生物學基礎究竟是什麼。最近有人又找到一種對計時的解釋，叫做「起搏器一蓄電池模型」，認為大腦具有定期發射脈衝的某種起搏器，這些脈衝儲存在一個蓄電池裡，可以被計數，以估計過了多長時間。

這種模型的問題是，雖然它適合時間感知的各種觀察，但在細節上卻有缺陷。不要說起搏器是什麼，位於什麼地方，什麼是脈衝，它們儲存在哪裡，或者說它們是如何計數的，雖然各種各樣的觀點被提了出來，但這種模型在很大程度上仍只停留在理論上。

一種完整的時間感知理論還必須解釋它為何如此靈活。一些藥物會加速時間感知，而某些抗精神病藥物卻減慢了時間感知。所有的東西都干擾神經遞質多巴胺。多巴胺系統紊亂的人，比如患帕金森病或精神分裂症的人，他們在時間感知上同樣遭受著折磨。

在其他方面，時間可以被伸縮。當你受到驚嚇時，時間似乎慢下來，而當你玩得高興時，時間好像飛逝一般。當你長大時，時間似乎過得更快。

這些謎題的關鍵可能在於：我們怎樣思考如何感知時間的問題。「我們處在時間只是一件事物的幻覺之下，但我們可以接受時間的各個方面，並在其他地方分別運用它們。」得克薩斯休斯敦貝勒醫學院的大衛·伊格曼說，「這可能意味著我們對時間的感知也有幾個組。」

也許我們對能夠感知時間的不同方式最好的說明是：伊格曼說服研究對象從一個高塔上仰面倒下，掉進下面30米的安全網中。當他們倒下的時候，被要求看著戴在手腕上的發光二極體顯示器。顯示器顯示一個數字，這個數字的刷新每秒相間20次。這通常太快，無法感知，但如果「大腦時間」在驚恐狀況下真的慢下來，他們就應該一直能讀到這個數字。

雖然受試者報告說，倒下這個動作似乎比實際所花時間2.5秒延長了大約35%，但是他們誰也沒能讀到那個數字。

伊格曼認為，當你倒下時，時間似乎放慢的原因是緊張或新奇的狀況控制了我們的注意力，導致大腦吸收更多的細節。伊格曼還表明，當大腦再三面臨同樣的圖像時，實然轉換一個不同的圖像，這個新圖像似乎延續得更久，即使顯示的時間是一樣的。當接觸到這個新圖像時，大腦還使用了更多的能量。時間長度好像是延長了，似乎與大腦記錄一個事件所需能量有關。

這個觀察可能還有助於解釋為什麼當我們長大時，感覺時間加速了。對孩子來說，一切都是新的，大腦處理著世界上的大量信息。隨著年齡的增長，大腦學會了這個世界的規律，並且停止記錄同樣的信息。「就好像你在夏末時回顧過去的時光，你沒有那麼多的連續鏡頭，它似乎過得更快。」伊格曼說。

這也許說明，我們可以嘗試把許多不同的快樂經歷儘可能壓縮。麻煩的只是尋找時光。

時間旅行有可能嗎？

通常人們認為時間旅行不過是科幻小說里的調料而已。畢竟，赫伯特·喬治·威爾斯在18世紀晚期就寫下了《時間機器》，但至今仍沒有人能真正建造一部時間機器。但只要我們不放棄，繼續這一發現之旅，我們終有可能找到通往未來或過去的通道。

時間旅行繼承了廣義相對論的基礎。愛因斯坦廣義相對論預言，時間在強引力下運行更慢，因此，如果你生活在一問小平房裡，要比生活在摩天大樓里老得更慢。越是接近地面，就處在越強的引力中。所以，要製造一部時間機器，你就得把兩個時間流動速度不同的地區連接在一起。

例如，地球和緊鄰黑洞的地方，黑洞強大的引力使得時間流動極其緩慢。當你星期五光臨地球的時候，黑洞附近還只是星期三。因此，如果你能從地球突然旅行到黑洞附近，你就能夠從星期五返回到星期三。瞧，這就是時間旅行。

問題是，你能嗎？理論上說，你能。根據量子理論，時空的結構是一串穿過時空被稱為蟲洞的微小捷徑。沿這樣一個通道幾步，你就可能出現在銀河系另一邊幾光年遠，甚至出現在過去或未來的年代。就是現在，叫做中微子的幽靈般的微粒很可能已在上演這樣的壯舉。

然而，對我們來說，首先要做的是挑選出幾個實際的問題。要利用蟲洞進行時間旅行，就必須將時間與你想要往返其間的地方連接起來：這可能意味著以某種方法將一端拖到最近的黑洞。

即使做到了這個，你仍會有問題：你需要將量子規模上的蟲洞擴張到宏觀尺度，並設法保持出入口暢通。這很有挑戰性，因為蟲洞極不穩定，眨眼之間就會關閉。要維持出入口開啟狀態，就需要一種假想的帶排斥引力的物質。我們不知道是否存在這樣足夠強大的奇異物質。但我們知道，要創建一條出口1米寬、足以讓一個人爬過的隧道，你得在1年內使用從我們銀河系大部分恆星里抽出的全部能量。

儘管如此，這樣一部時間機器也絕不會將我們帶回到歷史上的偉大時刻。如果我們找到一個蟲洞，顯然這將是時間旅行者第一次能夠到達過去。因此，如果你想要進行恐龍狩獵遠征，你只有一個選擇：找到一部至少6500年前天外來客棄置在地球上的時間機器。

但是，我們可以用我們自己的時間機器做一些有趣的事。例如，我們一旦建造了一部時間機器，未來文明就將能夠回訪我們。這展示了一種有趣的可能性：某人能夠返回，殺死一個直接的祖先，使他自己不可能存在。這便是時間旅行中最為著名的概念上的難題——「祖父悖論」。結果，量子物理學也許有答案。

多年來，量子物理學家一直在進行「瞬時移動」的嘗試，他們通過複製信息（描述一個粒子，並把它粘到另一個遙遠的粒子上）來搬運粒子。麻省理工學院的賽斯·勞埃德和加拿大多倫多大學的埃孚倫·斯坦伯格證明，量子力學定律允許這種「心靈搬運」在時間和空間上起作用。因為像光子和電子這樣的量子態粒子，可能受未來被測量的影響，時間旅行自然而然回到了量子領域。

勞埃德和斯坦伯格的實驗顯示，時間旅行的力學至少與光子共同作用，支持我們熟悉的因果關係觀念。它們使光子及時返回，然後替換它們的兩極分化狀態。這種替換適合於光子進入一種形態，這意味著它起初可能沒有及時返回，新的形態「殺掉」了最初的形態。

由於這些可能性涉及量子測量，兩種形態總有一種沒能發生。勞埃德和斯坦伯格發現，當他們建立關於上述光子殺掉其「祖父」時，要麼時間旅行失敗，要麼分化替換失敗。

這是史蒂芬·霍金在劍橋大學所說的時序保護的一個例子。創造一個蟲洞時間機器的困難也表明，物理學法則似乎決定了維持因果關係的常識性規律。儘管如此，時間旅行的大門仍然向人們敞開著。

數萬億年之後，當所有恆星全部燃盡，甚至連黑洞都已消失，我們宇宙的所有物質可能就會均勻地展開，一切將變得混亂無序。那時，時間沒有了方向，也沒有任何事件發生。

然而，在亞原子規模上，粒子仍將相互碰撞，這些碰撞偶爾會導致一些更有趣的現象。統計學的僥倖很難產生一個有序的物體——例如一杯啤酒或一隻困惑的狐猴，再一次短暫地服從時間效應。

時間的真正死亡可能是由多重宇宙宣判的。許多宇宙模型都涉及叫做永久膨脹的一種膨脹形式，新宇宙在膨脹中不斷被創造出來，每個宇宙都具有不同的特徵。宇宙學家想要掌握這些可能性的範圍（例如這些宇宙有多少擁有恆星，有多少擁有物質，有多少擁有生命），但他們遇到了意外的困難。在一個無限增長的宇宙中，一切都有無窮個版本，根本無法去計算可能性。

為了避開這一點，一些宇宙學家聲稱大多數多重宇宙並不存在。利用時空中任意一個定點，他們就能計算出我們在這個多重宇宙的可能性。這似乎是有效的。例如，他們利用這種方法對宇宙的恆量做出評估——促進宇宙擴張的斥力，這就像是天文學家測量的同一個足球場。

這聽起來對於宇宙學家和他們的運算來說像是好消息，而對時間來說又是壞消息。貝克萊加州大學的理論家拉菲爾·布索指出，如果真正的多重宇宙的時間是無限的，那麼，這些可能性才是相容的。布索認為，如果這個定點多重宇宙反映了真實，時間可能只留下了幾十億年。「這是一個令人著迷的命題，但對物理學來說，只因為這些命題看起來瘋狂，人們卻不得不小心地排除不可靠的東西。」布索說。

不過，我們有權尋找其他的意見，希望能做出更好的預測。麻省理工學院的阿蘭·古斯和加州斯坦福大學的維塔利說，他們能計算多重宇宙的可能性，而無須使時間無效。然而，他們仍不排除這種可能性。

如果這個最終目的是可能的，那麼它將是什麼樣呢？為了找到答案，馬里蘭大學帕克分校的伊格爾·斯莫揚諾夫做了一個實驗。作為宇宙的臨時替補，他利用堆積在一層薄金上的可塑布條製成的材料，以一種特殊方式彎曲光。在這種超材料中，一條軸線就像時間一樣將光線不可避免地向前拉伸——在數學上與光在時空中的運動完全相同。

斯莫揚諾夫把這種超材料加了一些到一片普通材料中，在這種材料中光能夠自由地向任何方向運動，意即沒有時間的軸線。他發現，在兩種材料的邊界線上「時間耗盡」，光聚積起來造成強大的電場。理論預測，在這種材料中沒有能量損失，電場會增加到無窮大。

斯莫揚諾夫說：「我們的物理真空可能表現得像一個超材料，因此，我們的實驗可能不無道理。」

如果這個類比成立，那麼在真實空間所有的能量場就會被推向巨大的值，提升溫度，並以地獄般的粒子產物填滿現實世界的最後瞬間。如果你認為眼前的一切都在走向地獄，也許你是對的。

哲學家朱利安-巴伯爾有一個更為平靜的末日版本：他同宇宙學家合作，構建出一個叫做布拉托尼亞的、現實的特殊圖景。在布拉托尼亞里，所有可能的物質配置都存在，沒有時間的通道，只有一套毫無關聯的瞬間或「眼下」。我們經歷這種時間的幻覺，因為這些眼下許多被安排成好像它們都已通過時間而進化。巴伯爾認為，在布拉托尼亞里，可能性應該是無限的，因此，令人欣慰的時間幻覺也應該是無限的。如果時間並不存在，它就不會結束。

「很難預料，」物理學家尼爾·玻爾斯說，「特別是關於未來的問題。」所以，在時間的結束這個問題上沒有定論也許就不足為怪了。

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