我从记事起就对 " 时间 " 充满了好奇。在我本科的物理课堂上，时间总是潜藏在背景之中——它是教授们在方程式中点缀的那个 "t" ——但时间本身究竟是什么，却从未真正被解释清楚。多年后，我写了一本关于时间的书，书中既有牛顿和爱因斯坦的章节，也加入了一定的哲学内容，但仍然觉得有什么东西缺失了。

比如说，我们知道钟表能够正常运作，但我们是如何判断时间的呢？如果你正在看电视，广告插播开始了，你知道自己有时间去洗个手间，或者做个三明治——事实上，你甚至可能恰好能在广告结束时回到电视机前。那你是如何这么擅长判断这些时间间隔的？

我觉得作为神经科学家的迪恩 · 布奥诺马诺（Dean Buonomano）或许能解答这个问题。布奥诺马诺以提出 " 神经动力学 "（neural dynamics）这一理论而闻名 [ 1 ] 。他认为，大脑中并不存在一个类似钟表的单一结构，而是通过一整个神经元网络的协作来计时的。

但在布奥诺马诺看来，大脑的功能远不止于计时；事实上，可以说，是大脑 " 创造 " 了时间。正是因为有了大脑，我们才会感觉到时间的 " 流动 "，尽管物理学中并没有什么证据支持现实世界中存在这样的流动。更重要的是，大脑让我们能够进行 " 心理时间旅行 " ——回忆过去的事件、想象未来的情境。他认为，这一能力对于人类从非洲草原走向全球文明的发展至关重要。

现年 60 岁、和蔼可亲的布奥诺马诺是加州大学洛杉矶分校神经生物学和心理学系的教授，同时也是布奥诺马诺实验室的负责人。他的新书名为《你的大脑是一台时间机器：时间的神经科学与物理学》（Your Brain is a Time Machine: The Neuroscience and Physics of Time）。最近我通过视频采访与布奥诺马诺进行了交流。

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Q：你和我都写过关于 " 时间 " 的书——但你是神经科学家，而我不是，所以我想我们可以先从大脑谈起。即便我在一个没有钟表的房间里，我似乎也能合理地感知时间过去了多久。大脑是如何做到这一点的？我猜这并不像大脑里有个小钟表那么简单。到底发生了什么？

A：大脑在不同的时间尺度上使用了根本不同的机制来感知时间。你拥有一个 " 昼夜节律钟 "，它指引你什么时候饿了、什么时候该睡觉、什么时候起床。但这个 " 钟 " 并没有秒针，不能 " 报时 "。它没法帮你判断你正在听的这首歌的节奏。因此，这个昼夜节律钟与其他 " 时钟 " 是彼此独立的。我们还有其他的 " 时钟 " 或 " 定时器 "，它们协助我们进行像现在这样的一次对话。

我们知道，很多这样的计时形式依赖于所谓的 " 神经群体时钟 "（neural population clock）——那是一种神经元电路，一个神经元可以激活下一个、再激活下一个 [ 2 ] 。你可以把它们想象成一排接连倒下的多米诺骨牌。如果你有一长串多米诺骨牌，你就可以用它来计时，因为你可以通过现在倒下的是哪一块骨牌来判断时间。所以，大脑就是以这样的方式来测量毫秒级别的时间——我们称之为 " 神经动力学 "。神经元组成了一个动态系统，它们创造出时空模式的活动，而我们正是通过这种时空模式来感知时间的。

Q：虽然我们大脑里没有一个 " 小钟表 "，但也许我们有某种定时器？

A：我认为更准确的说法是：整个大脑本身就是一个定时器。你并不拥有一个小小的钟表，而是整个大脑都是计时器。你没有一个集中的定时系统，而是所有神经元都可以根据需要参与到计时中。

Q：你提到了我们身体的昼夜节律钟。能否简要说明一下它的工作机制？

A：当然可以。昼夜节律钟大概是我们对大脑中最了解的一个 " 时钟 "。它基本上是一个生化振荡器，一个负反馈循环。它通过合成某种蛋白质，这些蛋白质又反过来抑制自身的进一步合成——这个过程自然的周期大约是 24 小时 [ 3 ] 。你甚至不需要大脑也能拥有昼夜节律钟。植物有昼夜节律钟，细菌也有。所以这是我们最原始、但从许多方面来说也是最重要的 " 时钟 "，因为它是由地球自转所 " 校准 " 的。

Q：那么，我大脑中的时间感，是如何与钟表上的时间（也就是我们常说的 " 客观时间 "）相关联的？

A：我们必须将内部时钟（internal clock）、内部定时器与外部 " 客观 " 时间进行校准。如果你的昼夜节律钟和外部时间错位了，那么你就会有时差反应。在较短时间尺度上，我们所做的一切，都是在不断校准我们的时间判断能力，并与客观世界对齐。

例如你是一个音乐人，你内在的动态驱动你演奏音乐作品，但你也会用节拍器，对吧？节拍器的作用就是进行校准。几千年前我们并没有这些外部时钟，但如果你要接住一个飞来的东西，或者要投掷长矛击中移动目标——这都是计时问题，你必须根据物理规律和外部世界的时间点来控制你的动作反应。

Q：尽管好莱坞式的时间旅行仍是虚构的，我们确实拥有 " 心理时间旅行 " 这一能力。那是什么？

A：心理时间旅行（mental time travel）是指我们能够重新体验过去发生的事情，并且模拟或想象未来情境的能力。心理时间旅行是人类发展过程中最基本、最具决定性的认知能力之一。它正是推动我们走到今天这个文明阶段的关键能力 [ 4 ] 。比如说农业——这是人类历史上最重要的技术突破之一。

这个想法本身其实很简单，对吧？撒下种子，然后等待未来的收获，用以保障食物的持续供应。但这个简单的想法却是所有其他动物都未能实现的，也同样让人类早期花了数百万年才想到。为什么会这样？我认为正是因为这件事需要心理时间旅行。如果没有这种能力，你很难说出：" 我要今天播种，以便在未来几个月或几年之后获得回报。" ——这种跨越时间点将因果关联连接起来的能力，是大多数动物基本不具备的。

Q：我们为什么认为这种能力是人类独有的？

A：这种能力在人类身上表现出的程度确实是独一无二的。关于其他动物是否具备这种能力，还有一些争论 [ 5 ] 。现在，其他动物确实会采取面向未来的行动；松鼠会储存食物，河狸会筑坝，鸟类会筑巢。但大多数人认为，那些是先天行为。动物似乎并不清楚它们为什么要那么做。这就是进化的运作方式；它创造出先天行为，使你能够做出面向未来的事情，而不必理解自己为什么要这么做。

请注意，尽管这种进行心理时间旅行、看到未来的能力非常强大，它也极具创伤性。一些早期人类一定曾看向未来并说：" 糟糕，我会死的。" 他们意识到了自己的终有一死。这种从事心理时间旅行的认知能力，可能引发或触发了人类对超自然信仰的需求，比如宗教。超自然信仰可能在某种程度上是为了应对我们能够进行心理时间旅行、并看到自己终将死亡这一现实而发展起来的。而应对这一点的最佳方式，莫过于相信死后还有生命存在。

Q：我在想，语言的发展是否与心理时间旅行的能力有关？

A：我同意心理时间旅行和语言必然是交织在一起的。为了为未来做准备，我们需要语言能力、语言本身以及符号系统，以便提前计划并量化时间的流逝。我认为这些能力是共同进化而来的。

还有一点很有意思，当我们谈论时间时，在许多文化中，我们使用的是空间隐喻。有人认为，我们大脑中原本有应对空间的神经回路——比如左、右、北、南——这些对于追踪动物长距离迁徙是至关重要的。后来，这些用于处理空间的回路被借用或转化，使我们能够在时间上进行心理旅行。我们拥有过去、现在和未来。而当你我谈论时间时，我们常常使用空间隐喻。我们会说，" 今天好漫长 "、" 我期待见到你 "，或者 " 事后看来，那不是我最好的主意 "。这就是我们用来进行心理时间旅行的一种工具，也正好印证了你关于心理时间旅行与语言之间关系的观点。

Q：有趣的是，我们也会反过来使用时间来描述空间。我们会说：" 购物中心在十分钟车程之外。"

A：这是个好例子，但类似的例子并不多。我认为我们对时间的空间化远远多于对空间的时间化。

Q：关于我们对时间最基本的体验之一，是时间似乎在流动：未来变成现在，现在消失在过去。但这种流动性相当顺滑。物理世界中是否存在某种与这种流动相对应的东西？或者这可能只是心灵的产物？

A：时间处于一个完美风暴的中心，涉及一系列尚未解决的科学谜题，比如自由意志、意识，以及相对论与量子力学的统一。关于时间有两种观点 [ 6 ] 。

一种叫做 " 现在主义 "（presentism）；这是直觉上的看法——只有现在是真实的，过去不再真实，未来尚未真实。而我们可以在当下采取行动，去改变或塑造未来。这种观点无疑是历史上占主导地位的观点。而在现代物理学中，自爱因斯坦以来，这种观点开始面临挑战。

如今，神经科学和物理学之间出现了一种紧张关系，许多物理学家和哲学家认为，物理定律表明 " 现在主义 " 是错误的，而正确的观点是 " 永恒主义 "（eternalism），也被称为 " 块宇宙 "（block universe）观点。在这种观点中，" 现在 " 之于时间，就如 " 这里 " 之于空间。我们毫不犹豫地承认我们都存在于空间中，即便我们相距遥远——你在多伦多，我在洛杉矶。根据永恒主义，时间也是如此。过去或未来，会有其他 " 版本 " 的你，它们是共存的。

我认为，人们理解 " 所有时间都如此安排 " 这一概念最直观的方式是通过时间旅行的概念，也就是好莱坞版的时间旅行。在 " 现在主义 " 中，时间旅行百分之百行不通，因为你无法前往那些并不存在的时刻。所以我们最喜欢的那些时间旅行电影，比如《终结者》或《时空线索》，在这个理论下都站不住脚。

所以，这个答案有点拐弯抹角，但在 " 永恒主义 " 的框架下，我们对时间流动的主观感受很难被解释，一些物理学家和哲学家认为这是一种幻觉。换句话说，既然时间并非以（物理世界中的）正常意义流动，那么它一定是大脑强加的幻觉。这正是神经科学和物理学之间紧张关系的原因。

Q：回到你刚才说的时间和空间的区别——它们确实感觉非常不同，对吧？毕竟，我可以控制自己的空间位置——我可以向东走一步，或向西走一步，这毫无问题。可我们在时间中并没有这样的自由。

A：我认为这正是一些哲学家和物理学家支持 " 永恒主义 " 的原因之一。物理定律并未告诉我们 " 现在这一刻 " 有何特殊之处。此外，物理定律通常是时间可逆的。你可以用牛顿定律或爱因斯坦定律向前运行以预测未来，也可以反向运行以推测过去。然后，根据相对论，我们已经证明并不存在一个绝对的 " 现在 "。如果我以非常高的速度在另一个参考系中旅行，那 " 丹现在在做什么？" 这个问题就没有意义了，因为我们的时钟在以不同的速率运转。有些人据此认为，也许并没有 " 现在 "；也许所有的时刻都已经 " 在那里 " 了。

但你提到我们能在空间中移动却无法在时间中移动，这一点确实很重要，它引出了 " 时间之箭 "（Time ’ s Arrow）的问题。而物理学对此有一些解释。其中一个解释与这样一个事实有关：一切似乎都在朝着 " 向前 " 的方向流动，而这是由热力学第二定律（即熵，也就是系统的无序程度，总是在增加）决定的，再加上宇宙一开始处于一个非常低熵的状态。你需要这两个条件共同作用，才能解释时间之箭。但物理定律本身并不能证明哪一种观点是正确的；它们并不需要 " 永恒主义 " 或 " 现在主义 " 中的任何一个。这些只是不同的解释而已。

Q：我试图想象 " 永恒主义 " 所描述的那个 " 块宇宙 "：如果过去、现在和未来都像一个区块那样铺展开来，那我们的当前行为又如何影响未来呢？未来难道不是已经在某种意义上 " 被固定 " 了吗？

A：你说得完全正确。在 " 永恒主义 " 观点下，是没有自由意志的。因为从某种意义上说，事情已经发生了，所以一切本质上都是注定的。因此，这种观点基本上为人们通常理解的自由意志留下的空间非常少。

Q：所以，" 永恒主义 " 挑战了我们的直觉——但 " 现在主义 " 也相当奇怪。我们会记得过去，会想象未来——但要明确指出是什么让此刻比其他时刻更真实，却十分困难。

A：我们必须意识到，我们所谓的 " 现在 " 其实是一个整合的窗口。所以现在我们谈论的是心理学、神经科学。当你听我说话时，会存在一个延迟（因为声音传播的速度是有限的），你的大脑会对这种延迟进行整合。而如果我们是当面交谈，你的眼睛会先接收到我嘴唇运动的视觉信息，然后你的耳朵才会接收到我嘴唇运动所产生的声波。所以，你的大脑正在进行整合；并不存在一个单一的、瞬时的现在。

我们所谓的 " 整合时间窗口 "，就是这样一种现象，大脑会在其中建构一个叙述，让所有这些事情似乎是同时发生的。这其中存在一定的弹性；如果你坐在音乐会的后排，有人敲响了钹，你会先看到，但声音会延迟到达。而如果你坐在前排的好位置，那么延迟就小得多。从大脑的角度来看，" 现在 " 这一概念是灵活而适应性的。但我不认为它像 " 永恒主义 " 那样神秘。

Q：我们或许仍会好奇，我们对时间 " 流动 " 的感受究竟是怎么来的。

A：我们是在进化过程中发展出了这样一种感觉：过去不再真实，现在是真实的，未来尚未真实——因为这具有适应性。但为什么它具有适应性？因为它是真实的。它之所以具有适应性，是因为宇宙就是如此运作的。

这个论点并不是说我们感知到的一切都与真实世界一一对应，但在大多数情况下确实如此。颜色就是一个很好的例子：颜色在物理学中并不真正存在，但在光的波长层面可以近似表示颜色。大脑的窍门、进化的窍门，是让我们能够像小型光谱仪一样工作。我们对时间的有意识感知，是进化赋予我们理解外部世界如何发生变化、时间确实如何流动的一种方式。而这是一种适应性的能力，因为它确实捕捉到了物理世界中的一个真实属性。

Q：归根结底，我们的大脑是否对我们回答这些深层问题的能力造成了某种限制？

A：我当然认为它们确实带来了限制。我看不出还有其他可能性。我们的脑是进化的产物，而进化塑造了我们大脑的认知结构，使我们能够在一个我们如今实际上已不再生活于其中的世界中生存下来。那个世界是一个我们必须努力求生、寻找食物、保护自己、寻找栖身之所并繁衍后代的世界。而我们现在，已经不再生活在那样的世界里了。

我认为任何信息处理设备都有其局限性，而在人类大脑的案例中，这些限制再清楚不过了。比如说量子力学。显然，大脑并没有进化出能正确理解一个光子是波还是粒子的认知结构。而关于量子力学不同解释的整个争论，其实也可以说是一场神经科学的争论，因为它真正涉及的是人类大脑的局限性。但我认为我们必须意识到，人类大脑的局限性会波及到其他领域，而时间就是其中之一。神经科学是一个独特的领域，因为它是所有科学中唯一一个由被研究对象进行研究的领域。这并不是一个好的设定，因为它容易受到偏见和局限性的影响。

但关于如何应对这些局限性，我想说一件事。我认为有史以来最强大的工具之一，就是数学。因为一旦你能用一套方程来描述事物，那我们是否理解它其实就不重要了，对吧？你可以把这些方程输入计算机，计算机就可以给出未来和过去会发生什么，或者可能发生什么。

数学让我们能够超越大脑固有的局限性。这正是物理学之所以如此强大的原因。我们基本上能够以极高的精度描述这个星球上正在发生的一切——除非我们身处粒子对撞机里或黑洞边缘。数学使我们能够做到这一点。这也是 " 现在主义 " 与 " 永恒主义 " 之间斗争的真正核心：如何解读数学。正因如此，我们必须更加认识到人脑的局限性。