大脑是台时光机

神经科学家迪恩·博南诺在本书中探究大脑是如何记录时间、了解过去并预测未来的，这本书横跨物理学、心理学和神经科学。几乎没有什么问题比涉及时间的问题更复杂而深刻：哲学家思考时间是什么；物理学家探究时间是否是单向线性的，争论它到底是一个个专享的点，还是时空的一个维度；神经科学家和心理学家努力去理解大脑“感觉”到的时间流逝究竟意味着什么。时间也是理解自由意志的关键：未来究竟是一种开放的未知，还是早已被过去注定？博南诺认为，大脑是一台时间机器，这是大脑经过进化预装的一种能力，使人能够去捕猎、支配他人、交配以及预测一个动荡变化的世界中将会发生什么，最终有利于生存和繁衍。动物预测未来的能力发展到优选阶段，就是像现代人一样能够掌握时间的概念。

  

导读
致谢
第一部分 大脑时间
1:00时间的风味/3
发现时间5
时间和神经科学8
现在论与永恒论11
多元时间14
2:00最棒的时光机/17
大脑是台时光机20
把时间当成老师22
时间的方向和误导25
突触因果26
判断跨越尺度的时间30
3:00日与夜/33
隔离实验36
视交叉上核38
判断时间的细胞39
第一台时钟41
生物钟力学43
时差反应45
和时钟做斗争47
多时钟原则49
4:00第六感/53
前瞻和回顾计时55
时间的压缩和膨胀57
时辰药理学59
慢动作效应的原因63
在大脑中压缩时间69
5:00时间模式/73
好玩的时机76
妈妈语77
摩尔斯电码78
学习判断时间81
跟上节拍83
唱歌的鸟儿86
时间的神经解剖学88
6:00时间、神经动力学和混沌/93
超周期和周期内计时94
涟漪96
短期突触可塑性97
状态依赖网络101
群体时钟102
事件特异性时钟104
大脑动力学107
混沌109
第二部分 时间的物理和心理性质
7:00计时/119
神经元与核武器扩散120
日历124
第一台时钟125
摆钟127
石英和铯130
贩卖时间132
8:00时间：这到底是什么/135
重访现在论和永恒论137
时间，谁需要它138
对当下的无所谓140
时间顽固的箭头142
双向箭头144
9:00物理学中时间的空间化/147
狭义相对论148
同时性的丧失151
时空155
我们能调和关于时间的物理学和神经科学吗158
块体宇宙与神经科学相容吗161
10:00神经科学中的时间空间化/167
儿童和时间168
空间、时间和语言169
星期三171
卡帕173
是时钟还是记忆175
物理和神经科学中的相对性177
11:00精神时间旅行/183
重访与预访184
动物的精神时间旅行187
生活在当下189
向未来发送消息191
时间短视192
大脑当中的精神时间旅行196
12:00意识：过去和未来的结合/201
时间碎片202
重新校准时间203
意识的相关性206
时间和自由意志207
人类可以预测吗210
罪与罚213
注释/218

     1:00 时间的风味 真正属于我们的只有时间，哪怕一无所有的人也拥有时间。 ——巴尔塔沙·葛拉西安（Baltasar Gracian，17世纪西班牙哲学家） time(时间) person(人) year(年) way(方法，途径) day(天) 上面这些词语的共同点是什么? 这是英语里最常使用的5个名词1——要是你不知道也没什么。“时间”排在第一位，“年”和“天”是时间单位，这说明时间在我们生活里扮演着至关重要的角色。就算我们并没有询问时间，我们也会说“节省时间”“消磨时间”“工作时间”“遵守时间”“没时间”“追踪时间”“就寝时间”“时间已到”“争取时间”“美好时光”“时间旅行”“延长时间”“空闲时间”，还有我自己最喜欢的“午餐时间”。 科学家和哲学家则会探讨“主观时间”“客观时间”“本征时间”(proper time)、“坐标时间”“恒星时间”“突现时间”(emergent time)、“时间感知”“编码时间”(encoding time)、“相对论时间”“时间细胞”(time cells）、“时间膨胀”“反应时间”“时空”，以及“授时时间”(zeitgeber time)。 令人意外的是，尽管时间是最常见的名词，但该怎样定义它，人们却尚未达成共识。实际上，早在1600多年前，基督教哲学家圣奥古斯丁就已经发现了尝试定义时间的内在挑战性：“那么，什么是时间呢?如果没人问我，我知道它是什么。如果有人问，而我想向他们解释，我就不知道了。” 没有什么问题像与时间相关的问题那样令人困惑而又意义深刻了。哲学家们思考时间是什么，它到底是单一的瞬间，还是完整的维度。物理学家努力设法弄清为什么时间似乎只朝着一个方向流动，时间旅行是否可行，甚至于时间是否真的存在。接下来，神经科学家和心理学家竭力想要理解“感受”到时间的流逝到底意味着什么，大脑怎样判断时间，以及人类为什么具有将自己投射到未来的独特能力。而且，时间还是自由意志问题的核心：未来是一条开放的道路，还是过去已经决定好的? 本书的目标是探索并尽优选可能地回答这些问题。不过，从一开始，我们就必须承认，人解答时间相关问题的能力，受限于提问器官（也就是你的大脑）的性质。你的头骨下面藏着的胶状的1000亿个脑细胞，固然是已知宇宙中最复杂的装置，但它的设计用途并不是理解时间的本质，一如你的笔记本电脑不是设计来为其所用软件编程序的。在我们探索时间问题的过程中，我们将了解到：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。 发现时间 时间比空间更复杂。 诚然，空间有着比时间更多的维度：确定空间的位置必须给出3个值（例如，纬度、经度和海拔)，而标记时间中的一刻只需要一个数字。所以，在某种意义上，空间更复杂，但我想表达的是，人类的大脑理解时间要难于理解空间。 我们跟脊椎动物有着大致相同的神经硬件，那么，这里就以它们为例吧。脊椎动物能够在空间中导航，创建周围环境的内部地图，在某种意义上，也就是它们“理解”空间的概念。动物能够怀着明确的目标（知道自己要前往的地方在空间上处于什么位置)长距离迁徙；它们记得自己储存食物的地方；哪怕一只幼犬也知道，如果有零食落在沙发背后，可以试着绕过沙发，从左侧、右侧、下方或上方接近零食。我们知道哺乳动物的大脑有一套高度复杂的内部空间地图，因为40多年来，神经科学家一直在记录海马体里所谓的方位细胞(place cell)。方位细胞就是，当动物处在房间里一个特定位置(即空间中一个特定的点)时会产生冲动或“启动”的神经元。这些细胞共同形成一张网络，创建出外部世界的空间地图，有点像GPS系统，但灵活得多。比方说，如果房间的边界改变或物体移动，我们的内部空间地图似乎会即刻更新。 P3-5