时间是什么，其它生物怎么感知时间?

临床医师

时间是什么，其它生物怎么感知时间?
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在奥地利，莫扎特和贝多芬的墓碑旁边，有一个不大有人注意的墓碑，但说到时间是怎么回事，其本质是什么的问题时，就不得不提到在这个墓碑下藏着的那个人了。
但这个人并不是解释什么是时间的人，只是他的理论可以用来解释时间。我们知道，空间是可以来回的，但时间不同，它永远只朝着一个方向走，不会倒流。

检验医师

动物没有所谓的时间概念，而是生物遗传的本能或者条件反射。——唐雷恒


地球上的所有动物都有一种叫“生物钟”的生理机制，也就是从白天到夜晚的一个24小时循环节律，比如一个光-暗的周期，与地球自转一次吻合。
生物钟五花八门，多种多样：有和昼夜相适应的日钟，有和潮汐相适应的潮汐钟，还有和地球公转、季节变化相适应的年钟。正是这些生物钟，使动物能在大自然中，正常地生活、觅食和活动。
在人类文明出现并形成以后，人们就有了时间的观念，并且通过日出日落来判断时间，以此来调整自己的作息，所谓“日出而作，日入而息”便是这么来的。
人们通过这规律的现象来计算日子，久而久之便形成了观念、习惯。而由于语言的记载，我们人类那一天天的生活历史便形成了，我们也以此来获取历史文化的变迁过程。
这个历史，便是我们过去的发展史，是人类的，是生物的，也是地球的。慢慢地，年月日成为我们判断时间长短的一个衡量值，我们也借这个量制来判断一个物品的历时长久，借而探析地球的奥秘。而因为生活的需要，人们对时间的规划越来越精确，于是钟表这个量衡时间的工具也就出现了。
现今，我们人类对时间的管控可谓森严，分秒必较，让人们的生活安排的明明白白，但也因此形成了莫大的压力。人类因时间而能规律、有计划地生活，吃饭、睡觉、学习工作等等都按照时间来算。那其他动物呢？它们的生活似乎也有着一定的规律，它们也有时间观念吗？它们也能感知时间？
如果真以为动物也有时间观念，那就太高估其他生物了。虽然科学界还没有对所有已发现的生物进行检测，但通过对一些动物的研究发现，可以肯定的是，其他动物并没有感知时间的能力，更没有那时间的意识，就连和人类同一祖先的黑猩猩，也没有这个能力。那它们是如何作息的呢？
这就要说到大自然赋予生物自身的神奇功能了，那就是生物钟。说起这生物钟，应该也算是生物身体的隐形机制吧，它能配合着环境的变化，让生物体在每天差不多的时间段内完成进食、睡觉、苏醒等生理活动，让生物生活有一个大致的规律，指挥着生物体活动。
人类更多的依靠智慧来感知时间，智慧在我们眼里就是高级的东西。但事实上很多动物感知时间的方式甚至比人类还高级，有些动物不但能准确感知时间，还能感知空间（方向），有很多鸟类都有类似人类的“导航系统”，能准确导航出要去往的目的地，科学家们发现这与深奥的“量子力学”有关，这里就不再详述了，有兴趣的自己可以了解一下！
而人类之所以能感知时间，还真的是人类的特异功能。对于时间的感知和发现，需要生物具有意识，就是认识事物的能力，而这意识又是建立在人类的社会活动的基础之上。人们在日常生活中观察到环境、气候的规律性变化，并按照这规律性变化去耕作、作息。久而久之，规律形成习惯，人们才有了时间的意识。
形成时间意识以后，人们就更有规划地安排自己的行程，利用对时间的精确划分，严谨而又精确地安排自己的生活，这让人们的生活更健康，也更有效率，但是也变得更累了。依照钟表时间来安排活动，若是安排得紧，某些人可能恨不得每分每秒都卡的死死的，这就给了人无形的压力，有时候反倒会让人有意识地反抗自己的生物钟，强行工作。
时间让人有了精确的日程规划，人们也利用钟表时间来约束自己的作息，反倒克制自己的生物钟，利用时间来形成或克制自己的生物钟，而人们的生活似乎也离不开时间的约束。那如果有一天，人们感知不到时间了（如那个山洞实验），又或者自然环境的规律发生了变化，那人类的时间会不会混乱呢？到那时，人们的生活又会是怎样的一个情况呢？
当然，只要地球还在自转公转，太阳还在发光发热，我们对于时间的观念就应该不怎么会混乱。而其他生物也自有它们的生物钟调节，地球上的生物还是会规律而相对平衡地生活下去的。

长长的路

时间是什么这个问题在很长一段时间里面都困扰着很多人，科学家也一直在寻找时间的定义，证明时间的存在。


记得有一档节目就是为了证明时间的存在，寻找了很多志愿者，让他们在一个封闭的环境里面，暗无天日，并且没有任何关于时间的东西，然后过了几个月，很多志愿者都不同程度的出现失眠，睡眠时长减少，精神分裂等症状。从而证明如果没有时间，那么人类的生活节奏等都会受到影响。


因此人类特地发明手表等表示时间的东西。而对于其他生物来说，会根据太阳的不同亮度已经黑夜白天，来判断时间。

队长是我

我认为世间是空间不可逆的状态变化。
就目前观察来说，时间跟光和场一定有关系，如果能破解光速或场速恒定的秘密，大概就能抓住时间了吧。
生物感知时间，私以为是自身生理化学反应标记的一种结果，类似于有形的人的结绳记事，漫长进化中，生物基因的表达也有了某种节律，这种节律与外部环境的变化创建相对的关联，就构成了“时间”的概念。

检验医师

时间是什么

爱因斯坦说，时间是时钟测量的东西/Time is what a clock measures。时钟可以是任何正在经历不可逆变化的事物，是一种热力学装置。

• 绝对准确地计测时间，需要无限的能量，并产生无限的熵[1]。
  
• 在量子力学中，时间是量子力学方程中一个平滑变化的参数，用于衡量可观测物体的演化。基本粒子上没有可以通过测量读取的“精确的、固有的时间戳”。
  
• 在爱因斯坦的广义相对论中，时间是时空的第四个维度。
  
• 试图协调上述二者的理论，例如宇宙学全息原理，试图将四维时空结构解释为由量子信息构成的全息图，时间类似空间。
  

有些学者认为时间并不存在，或至少不像我们以为的那样“有方向性、平滑、不可逆”。
脑如何感知时间

对记忆中的事件进行时间排序是大脑的重要活动之一。人神经系统在记忆形成的过程中会留下时间印记，允许以正确的顺序回忆事件或经历。“处理感官收集的信息和经验，建立关于未来的预测，以提高生存能力”可能是复杂神经系统的基本功能。
实验证明，大鼠在被完全移除大脑皮层后仍然表现出“可以估计约 40 秒的时间间隔”[2]。这表明“估计时间”所要求的神经系统复杂度并不很高。
人对时间的感觉受脑部（尤其是右侧顶叶与壳核）的神经活动影响，这些活动关系到感官输入的信号、学习和记忆，表现出多巴胺水平的变动。大脑测量短时间刻度的机制则依靠负责记忆和空间定位的海马体和内嗅皮层[3]，例如海马体的时间细胞的链式信号[4]反映了事件的时间顺序。


相位进动

多年来，神经元放电的速率被视为衡量神经活动的标准[5]，但准确的时间也很重要。过去十几年间积累的证据表明，啮齿类海马体中的“时间细胞”在编码时间信息。相位进动（phase precession）是进行情景记忆和空间导航的关键机制[6]。2015 年，约翰霍普金斯大学研究人员发现学习陌生移动路线的老鼠存在相位进动[7]。2019 年，研究人员在理论上阐述了海马时间细胞如何将时间与地点、事物相关联，来帮助大脑记住“记忆事件”中事物和地点的顺序[8]。
哥伦比亚大学的 Joshua Jacobs 等研究人员通过神经元放电时间监测人脑中的位置细胞[9]，发现人脑和老鼠的脑类似地在记忆形成的过程中留下时间印记：

• 利用从 13 名植入颅内微电极来绘制癫痫发作时的电信号的癫痫患者身上收集的数据，发现患者四处走动时监测范围内 12% 的神经元表现出相位进动。
  
• 利用从 27 名执行情景记忆任务的癫痫患者身上获得的颅内微电极记录，识别了人类的时间细胞及其活动规律，建立了关于它们如何在人脑中产生“形成情景记忆所需的时间信息”的理论[10]。
  

在 2021 年 8 月 10 日发表的一篇论文中，法国和荷兰的认知科学家发现处理序列图像也涉及相位进动[11]。
多巴胺

在神经递质与激素方面，过去数十年的研究表明，多巴胺在哺乳类感知时间的过程中起很大作用：
有些研究指出，多巴胺水平上升让动物觉得时间很慢；另外的研究指出，多巴胺水平上升压缩了对时间的感受，使动物感觉时间过得更快。还有研究发现这两种影响都存在，不同的刺激导致不同的效果。
长期以来，一些学者认为，人通过奖赏和惩罚进行学习，奖赏和惩罚背后的神经活动机制涉及人对时间的感知。2020 年 10 月发表的一项研究支持这种观点。
学习是在行为与结果之间建立关联的过程，需要大脑将事件按照时间顺序排列并大致估量每一步的时间。多巴胺参与奖赏机制和强化学习，在人意外得到奖赏（即出现预测误差）时，多巴胺水平升高，促使人保持此前带来奖赏的行为。实验发现，预测误差越大，人对时间的感知失真程度越大：

• 让受试者看两个数字依次在屏幕上闪烁，大部分情况下先出现一个零，一段时间后再出现一个零；偶尔会先出现一个零、再随机出现一个正整数或负整数。如果第二个数为正，受试者会得到奖金，如果为负，奖金就会被扣除。实验中，第二个数字显示的时长会不断变化，让受试者报告他们觉得第一个数字和第二个数字谁的持续时间更长。
  
• 实验结果显示，意外地得到奖金的时候，受试者觉得第二个数字持续得比实际上更久，这是通过加快时间感来将短期记忆里储存的该数字的持续时间放大的；意外地被扣除奖金时，受试者觉得第二个数字持续得比实际上更短，这是通过减慢时间感来将该数字的持续时间相对压缩。奖金额度越大，受试者对时间的感知失真越大。这和人们对注意力的体感一致：在你获得比预期更多的乐趣时，你觉得时光飞逝，但可以留下深刻的记忆；在你觉得无聊的时候，你觉得时间过得很慢，但事后没记住什么有意义的东西。
  

过去的实验显示，右侧顶叶一块区域的活动明显关系到人的主观时间体验。本项研究则考察了负责运动和记忆的脑区——壳核。



红色区域就是壳核

右侧顶叶与壳核有功能和解剖上的联系，所以人对时间的综合感知可能来自二者的互动。
这项研究发表在《自然-神经科学》[12]。
变动

预测误差并不是唯一因素。2020 年 9 月发表在《神经科学杂志》上的一项研究发现，反复受到时间间隔很短的刺激的受试者趋向于高估中等间隔的持续时间。似乎是对短暂刺激敏感的神经元在反复激活下变得疲惫、不易激活，使得对较持久刺激敏感的神经元接管了对后续刺激的感知。类似地，在反复受到时间间隔较长的刺激后，受试者会低估中等间隔的持续时间。
个体差异对时间感的影响是存在的。生活高度规律化或经常注意时间并将景物变化和时间联系起来的人会更容易估计时间。
不过，在看不到太阳的地下室里，人通常仍会保持 24.25~25 小时的清醒-睡眠节律，昼夜节律并不特别依赖估计时间的机制。
非人动物的时间感

机制仍是上面介绍的细胞活动规律。老鼠·蜂鸟·鸽子等脊椎动物和蜜蜂等无脊椎动物看起来都能以与人相似的方式估计时间的间隔和持续时间，并对其进行比较[13]。

• 在对黑猩猩是否偏爱熟食的研究中[14]，实验证明黑猩猩对同种食材更爱吃做熟的版本，且能理解烹饪对食物的改变作用，能理解研究人员提供的烹饪工具的效能。它们愿意消耗时间来等待生食材被烹饪，愿意主动放下拿在手里的生食材以烹饪它们，能在预期生食材会在日后被烹饪的情况下搬运并储存生食材，而在没有烹饪工具时会吃掉生食材。这是典型的“时间感与预测未来”。
  

动物的神经系统处理感觉信息的速度各不相同。研究人员向 34 种脊椎动物（包括鱼、蜥蜴、鸟、哺乳类）展示快速闪烁的光。在光的闪烁速度足够快的时候，动物会将其视为稳定的、不闪烁的光——人在日光灯、电视屏幕等闪烁光源面前就是如此。通过电极测量动物的大脑活动来测定动物将闪烁的光视为恒定的最低频率（闪光临界融合频率，对人来说约 60 赫兹），发现体型小、代谢率高的动物处理视觉信息的速度更快[15]。
此类研究显示，狗处理视觉信息的速度至少是人的 1.25 倍，苍蝇是人的 4 倍。
这可能允许小动物更好地躲避来自捕食者的攻击、使用不易被大型捕食者解码的短暂闪光进行沟通。但也有例外，虎甲等一部分昆虫的奔跑速度可以超过神经系统的处理能力，使它们经常停下来等待脑子跟上。

• 在同种动物中，信息处理速度存在个体差异。对人来说，随着年龄的增长，时间流逝的速度体感变快了。优秀运动员处理视觉信息的速度可以超过普通人。
  
• 昆虫较小的神经系统要以这样的高速处理信息也是有代价的，其复眼是依次“扫描”图像后去定位对象。