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時間知覺

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時間知覺是心理學、認知語言學[1]和神經科學中的一個重要概念，也稱為時間感。它指人在不使用任何計時工具的情況下，對客觀現象的延續性和順序性的感知。這種感知來源於內部或者外部，外部感知可來源於晝夜長短、節氣、太陽高度等等。內部感知可來源於我們的心跳、呼吸等等。在實驗心理學中，有「複製刺激」的實驗。即給被試一個刺激，燈光或是聲音，刺激出現的時間不等，被試接受刺激後，以被試所感覺的刺激出現時間複製這個刺激。實驗證明，被試在刺激出現3秒的情況下複製比較準確。

兩個事件之間的時間感知被稱為感覺時間。其他人的感覺時間是無法被主觀感受的，但是可以使用一系列科學實驗客觀地研究它。時間知覺是一種大腦的構造。在不同情況下它可以被影響或者改變。這樣的時間錯感可以幫助研究時間知覺下的神經原理。

理論

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威廉·J·弗里德曼於1993年提出兩個相對的時間知覺的理論[2][3][4]：

  • 時間記憶的強度模型。這個理論認為記憶路徑隨時間的延伸不斷變弱。人依靠記憶的強度來測量一個記憶過去的年齡（也就是說記憶里的事件是在多久以前發生的）。這個理論與對新事件的記憶消失得比對老事件的記憶快的事實相悖
  • 推理模型認為一個事件的時間是通過它與其它時間已知的時間之間的關係推理出來的

另一個理論認為大腦的潛意識在一定的間斷里「發射脈衝」，形成一種生理跑表。這個理論認為根據不同行為大腦可以同時有多個不同的生理跑表。這些脈衝的位置和它們的生物原理不明[5]。這個理論並沒有能夠解釋時間知覺的大腦生理或者它的產生部位[6]。

哲學理論

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似現在是意識在感覺到是現在的那段時間狀態[7]。這個定義首先是由科萊在1882年提出的[8][9]，威廉·詹姆士後來對它加以發展[9]。詹姆士把似現在定義為「所有感知的時間的原型……我們即刻和不斷感覺到的那個短暫的一瞬間。」1930年布羅德在《科學思想》上繼續發展似現在的概念並認為似現在可以被看作是時間的感覺基準[9]。埃德蒙德·胡塞爾在他的著作里使用這個定義。弗朗西斯·克瓦雷拉在胡塞爾、馬丁·海德格爾和莫里斯·梅洛-龐蒂的基礎上對這個概念進一步發展[10]。

神經科學觀點

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雖然時間感沒有自己特有的感官心理學家和神經學家認為人類有一個系統，或者多個互相補充的系統負責對時間的知覺[11]。對時間的感知分佈在大腦皮質、小腦和基底核等不同大腦部位[12]。視交叉上核似乎尤其負責晝夜節律，其它細胞群似乎也能夠測量短暫的時間（短日節律）。一些跡象似乎表明一些專門的大腦初級感知部位的神經細胞可以測量非常短的（毫秒）時間[13]。

沃倫·梅克提出一個時間測量的生理模型。他發現時間感是由大腦皮質上層的振盪活動產生的。這些細胞的活動頻率是在前腦基部背紋的細胞里發現的。他的模型區分顯式定時和隱式定時。顯示定時用來測量一個刺激的長度。隱式定時用來推測一個在不久的未來將發生的事件與目前之間的時間差。這兩個定時的神經解剖部位不同。隱式定時常常用來產生一個肌肉運動，與它相關的神經部位包括小腦、左頂葉皮層和左前運動皮質[6]。

一個人總是把視野里的兩個間隔不大於五毫秒的視覺刺激被看作是同時發生的[14][15][16]。

戴維·伊格爾曼在他的著名文章《大腦時間》裏解釋不同感官信息（聽覺、觸覺、視覺等等）在不同神經結構里處理的速度不同。假如大腦要產生一個外部世界統一時間性的表達的話它必須克服這些不同速度造成的差錯：「假如視覺大腦要正確地獲得事件的信息它只有一個辦法：它必須等到最慢的信息到達。為此它必須等待大約十分之一秒的時間。在電視傳播剛開始的時候工程師們擔心同步聲音和圖像信號的問題。但是他們偶爾發現它們有大約100毫秒的時間：只要信號在這段時間裏達到，觀眾的大腦會自動同步信號。」他繼續說「這個短暫的等待期幫助視覺系統克服早期的不同延遲。它的缺點是遲緩感知。能夠儘可能地降低這個延遲給生存帶來優點：動物不能太長久地延遲它們的感知。因此這個十分之一秒的窗口可能是最低的延遲，它使得大腦可以克服初級系統的延遲，同時儘可能地縮短這個延遲。這個延遲意味着我們的知覺是後測的、結合的數據，是事件發生後的數據，它提供的是事後對事件的理解。」[17]

實驗證明即使鼠的大腦皮層被移除它們依然能夠估計約40秒鐘的時間.[18]。這說明估計時間可能是一個低級（次皮層）過程[19]。

時間錯覺的種類

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時間錯覺是對時間感知的錯誤，兩件以上的事件發生的間隔非常短的情況下（一般小於一秒）會發生這樣的錯覺。在這些情況下一個人可能覺得時間變慢、停止、加快或者後退。此外一個人可能錯誤地感知事件發生的順序。

  • 伸縮效應：人們覺得最近發生的事情似乎發生在比實際遠，而過去很久發生的事情則發生得比實際近[20]。
  • 維耶爾特定律：短暫的間隔被估計得長，長的間隔被估計得短
  • 假如在一個間斷里發生很多變化的話這個間斷會被感受得比發生變化少的間斷長
  • 動機大的情況下一個任務似乎不同很長事件來完成
  • 假如一個任務被中斷或者打斷的話完成它的時間似乎拉長
  • 聽覺刺激似乎比視覺刺激持續的時間長[21][22][23][24]
  • 越強烈的刺激持續的時間似乎越長
  • 重複接受不同時刺激會導致刺激同時發生的感覺

感知時間擴張

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感知時間擴張是一種可以實驗重複驗證的時間感知錯覺,[25]。由於每個刺激視覺、聽覺和觸覺的間隔實驗者會感覺刺激之間的間斷時間比實際上要長或者短。比如一段旅行被分成兩段時間一樣長的旅程。雖然時間上這兩段旅程的時間一樣長，但是距離長的那段旅程似乎比距離短的那段用的時間多。

時間凍結

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主條目：時滯錯覺

時間凍結是一種時間錯覺，在接受一個新的事件或者任務後大腦似乎會覺得時間變長[26]。比如在掃視後下一個刺激的時間似乎變長。這個錯覺可以延長到500毫秒。這個現象符合在感受之前視覺系統就已經在預視下一個事件了[27]。這個錯覺最著名的實驗是所謂的「鐘停錯覺」。在快速掃視一面時鐘後時鐘的秒針指針的下一次運動似乎要等很長時間後才發生（一個人會覺得好像秒針指針凍結了一樣）[28][29][30][31]。

不光視覺會產生鐘停錯覺，聽覺和觸覺也會導致鐘停錯覺[32]。一個很常見的例子是打電話：比如在聽電話鈴響時，打電話的人把電話從一個耳朵轉到另一個，鈴聲的長度似乎會變長[33]。在觸覺方面，試驗者抓住一個新物件時會覺得他們的手觸摸到物件的時間比實際長[29]。在其它試驗里試驗者用開關開燈他們會覺得燈在開關開之前就亮了。

奇球效應

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一個人最近的體驗似乎會改變他對事件的感知。在一系列同樣的事件中人們典型地把第一次事件持續的時間估計得長[34]。與被預計的經常發生的「標準」刺激相比沒有被預計的「奇球」刺激似乎持續的時間長[35]。

奇球效應可能是進化導致的「警告」功能，它符合在危險情況下時間似乎變慢的報道。一個在視網膜上不斷變大的圖像，或者說一個似乎在不斷接近的現象，造成的效應似乎最強烈[35][36][37]。一個縮小或者似乎離開試驗者的奇球沒有這個效應[36]。假如在一群擴大的刺激里有一個不變的奇球的話奇球效應會減弱[35]或者甚至逆轉[37]。

最初的研究認為奇球效應導致30%-50%的主觀時間延長[35]，但是後來的研究認為其效果只有10%[37][38][39][40]或更少[41]。使用的刺激也影響試驗者感覺時間是變長還是變短[41]。

感情的效應

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敬畏

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研究認為敬畏延伸人的時間感覺。敬畏提高人的注意力，因此人的時間知覺在感受敬畏時會變慢[42]。

恐懼

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一個人面臨危險或者交配時出現的時間錯覺可能與奇球效應有關。比如在蹦極或跳傘時時間似乎變慢[43]。人在出乎意外地覺察到周圍有捕獵者或者交配對象時時間似乎也變慢。這個時間變慢的知覺可能有進化優點因為它可能能夠使人在這個關鍵生存時刻迅速做出決定。但是雖然普遍有人報道在這些情況下時間似乎變慢，其原理是因為時間解像度在這些情況下提高，還是因為它是在這樣的感情情況下產生的錯覺。

在危險情況下時間放慢似乎是一個回顧時的現象。在自由跌落和恐懼情況下做的知覺能力測試和對閃光刺激的敏感度做的試驗證明在這些情況下人的時間知覺並沒有提高。但是試驗者對恐懼情況的記憶比平常緊湊，因此在記憶里這樣的情況似乎比平常長[44]。

觀看恐怖電影的人在看完後往往把視覺刺激的持續時間估計的比較長，觀看悲傷電影或者氣象預報、股市報道等沒有感情的影片的人沒有這樣的反應。一些學者認為恐怖會刺激杏仁核，因此提高「體內鐘」的速度。這可能是進化對危險情況造成的一種防禦反應[45]。

三歲的幼童在危險情況下也會把時間感知變長[6][46]。

同情

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感知別人的感情也能改變一個人對時間的感知。鏡像神經元能夠解釋為什麼其他人的感情能夠改變一個人對時間的感知。一個人能夠在內部反應和模擬其他人的感情。比如假如一個人和另一個說話走路非常慢的人一起待一段時間後他的內部鍾也會變慢。

沮喪

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沮喪可能可以提高人對時間知覺的精確性。一個測試這個理論的研究讓測試者估計3到65秒鐘之間的時間。調查結果認為沮喪的人估計的時間比不沮喪的人精確。估計這是因為沮喪的人在估計時間的時候比較少被外部因素影響。做這個研究的科學家把這個現象稱為「沮喪實際主義」[47]。

年齡的變化

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心理學家發現對時間的感知隨年齡增長加快。這往往使人隨年齡增長把同一段時間估計得越來越短。這個變化可能是由於大腦的老化導致的，比如老年大腦分泌的多巴胺比較少，但是其最終原因還有爭議[48][49][50]。一個試驗比較一群19到24歲的人和一群60到80歲的人對三分鐘時間的估計。試驗發現年輕人平均在3分鐘3秒鐘後估計到3分鐘過去了，而老年人平均在3分鐘40秒鐘後估計3分鐘過去了[51][52]。

非常小的孩子實實在在地「生活在時間裏」，他們沒有意識到時間的流逝。孩子要在主觀意識到和回思一系列事件之間的關係後才意識到時間的流逝。隨着孩子的注意力和短期記憶能力的發展孩子慢慢發展對時間的意識。一般認為這個過程與前額葉皮質和海馬體的發展有關[6][53]。

對於一個11歲的人來說一天約相當於他生命的1/4000，對於一個55歲的人來說一天約相當於他生命的1/20000。這可能可以解釋為什麼對於兒童來說時間比成年人似乎流逝得慢[54]。短的時間好像與年齡的平方根的比例快[55]。所以一個55歲的人覺得一年比一個11歲的人覺得的快2.25倍。假如長期時間的感受與人的年齡成比例的話那麼下面的時間期會被感受為一樣長：5到10歲，10到20歲，20到40歲，40到80歲[54]。

一個解釋認為對於小孩子來說大多數外部和內部的體驗都是新的，而對成年人來說大多數體驗是重複。孩子們的注意力非常集中在此刻，因為他們必須不斷地更改他們對世界的模型來適合外部的環境，對外部環境正確反應。而成年人很少更改他們的世界模型和外部重複。成年人不斷體驗同一刺激後他們的大腦把這些刺激當作「不可見」，因為大腦已經能夠足夠和有效地反應了。這個現象被稱為神經性適應。因此成年人的大腦記錄的記憶比較少[56]。其結果是成年人覺得時間過得快。

藥物

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興奮劑加快時間的感受，而降凝劑和麻醉品降慢時間的感受。

有心理作用的藥物會改變對時間的判斷。傳統的致幻藥品如D-麥角酸二乙胺、裸蓋菇素、麥司卡林和分離性的致幻藥品如苯環己哌啶、氯胺酮、右美沙芬等都對時間感知有作用。在高計量下時間會放慢、加快或者好像斷續。1955年英國議會議員克里斯托弗·梅休在他的朋友漢弗萊·奧斯蒙德的指導下服用麥司卡林。他在英國廣播公司的紀錄片《內心以外》中說在試驗過程里他多次感覺「時間沒有終止」。

人和鼠在服用興奮劑後都會覺得時間加速[57][58]，降凝劑的作用正好相反[59]。腦內多巴胺和去甲腎上腺素等神經遞質的濃度可能是這些反應的原因[60]。尤其多巴胺與人的時間感知的關係密切。激活多巴胺受體的藥物加速人對時間的感知，而多巴胺拮抗劑則使人覺得時間降慢[6][61]。

體溫

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體溫升高後人對時間的感知會加快，體溫降低後會變慢[62]。

時間順序逆轉現象

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眾多試驗發現在特殊情況下人會錯排事件發生的時間順序。不斷接受非同時刺激後人會錯判刺激的同時性。戴維·伊格爾曼通過延緩試驗者的動作使得試驗者把事件發生的順序顛倒。在這個試驗里試驗者玩不同的電子遊戲。試驗者不知道的是他們動作鼠標和獲得感知反饋之間有一定的延緩。比如他在移動鼠標150毫秒後才看到鼠標在屏幕上動。試驗者很快適應了這個延緩因此覺得這個延緩沒有那麼強烈。此後這個延緩被取消，試驗者會感覺好像屏幕上的運動是在他們移動鼠標前就發生了。這個試驗顯示人的期待會影響對時間的感知，以及這樣的期待會很快產生[63]。哈加德和同事2002年做了一個試驗，在這個試驗里試驗者按一個按鈕100毫秒後會看到一定距離外的一道閃光[64]。重複這個經驗使得試驗者適應這個延遲。此後閃光在試驗者按按鈕後立刻出現，試驗者會覺得好像閃光出現在他們按按鈕前。此外在延遲被稍微縮短和閃光的距離被縮短後試驗者也往往說覺得閃光出現在按按鈕前。

一些試驗發現兩隻手左右交叉後每隻手迅速相繼接受觸覺刺激後會導致時間順序逆轉現象。但是先天失明的人在這樣的試驗里沒有顯示時間順序逆轉。這個試驗說明先天失明的人在感受刺激順序的過程里沒有把視覺空間的信號結合進來。但是不是先天失明的人在類似試驗里的感受和不失明的人一樣。這說明觸覺信號和視覺空間信號之間的連結是在幼兒時期就形成的。一些研究還發現手在背後交叉產生的時間順序逆轉的強度不像手在身前交叉所造成的逆轉[65][66][67]。

閃光延遲效應

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在一個試驗里試驗者瞪着一個計算機屏幕上的X符號，同時一個藍色的環多次環繞X符號轉[68][69][70]。偶爾環的內部會閃亮白色的閃光，閃光的時間不到一秒鐘長。但是試驗者報告說他們看到的白色閃光延遲在運動的環的後面。也就是說閃光似乎跟在運動的物體後面。這個現象被稱為閃光延遲效應。

最初的解釋認為大腦預測運動物體的位置，但是不預測閃光的位置，因此產生延遲的感覺。第二個解釋認為視覺系統處理運動物體的速度比閃光快。為了證明第一個解釋是錯誤的，伊格爾曼在閃光後立刻扭轉環的運動。假如第一個解釋是正確的，那麼試驗者會覺得閃光位於環的前面。但是實際上試驗者說他們覺得閃光依然延遲在環的後面。這個試驗支持第二個解釋。最近的研究試圖融合這兩個解釋[71]。

病

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帕金森氏症[72]、精神分裂症[73]和注意力不足過動症[74]與腦內多巴胺濃度不正常有關，也與時間感知不正常有關。神經藥物學研究證明測量秒到分鐘長度的體內鍾與基底神經節多巴胺功能有關[73]。注意力不足過動症的孩子在做測量時間任務時顯示時間對他們來說流逝得非常慢。患有抽動穢語綜合症 的孩子在估計一秒鐘以上的時間時比其他孩子強，他們需要前額葉皮層來控制他們的毛病。

奧利佛·薩克斯在他的書《醒來》裏討論帕金森氏病患者無法正確感知時間和速度。比如他讓E先生有節奏地拍手，但是E先生只能在開始的時候有節奏地拍手，此後他拍手的速度越來越快和不規則，最後他的動作凍結。他結束後問觀眾他們對他的表現是否滿意。當他們說「不」時他覺得很委屈，因為他覺得他拍手很規律。服用L-多巴後這個症狀減輕，在服用大量L-多巴後甚至完全消失。這個試驗不但顯示了帕金森氏病影響時間感知，而且顯示了多巴胺的作用[75]。

在注意力不足過動症里多巴胺可能也有它的作用。多巴胺系統涉及工作記憶和抑制過程。這是注意力不足過動症的兩個主要病狀[74]。患這個病的孩子也在時間感知測試里有很大的缺陷。與做對比的不患病孩子相比他們在時間重複試驗里回應得早[76]。

心理學家注意到神經分裂症病人除其它感知異常外對時間的感知也產生變化。這個現象首次於1927年由閔科斯基描述[77]。許多神經分裂症患者不把時間感知為一系列相互有關的事件發生的過程。與普通人相比神經分裂症病人似乎在感知時間時有延遲。

一些研究認為這些時間感知缺陷可能導致病人感受到的幻覺的一部分。一些學者認為「時間感知缺陷導致運動原因和運動感知的缺陷。」[77]

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著作

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外部連結

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維基教科書中的相關電子教學：Time perception
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