為什麼你不能徒手拍死一隻蒼蠅?背後隱藏著動物時間感知之謎

2019-12-01     SME科技故事


​時間就像是一個沒有空間限制的「軸」,總是讓人捉摸不定。


你肯定都有過類似的體驗:在恐懼的狀態下,似乎覺得時間都慢了。又或者是覺得放假的時間總是過得飛快,而工作日的時間卻變得十分漫長。


可明明鐘錶告訴我們時間是穩步前行的,那為什麼我們會有不同的感受?除了人類之外,其他動物又是如何感知時間的?



2013年,一篇發表在《動物行為學》雜誌上的論文就明確指出的:不同動物所感知的時間快慢是不同的,因而看到的現象也不同。


相信不少養狗的朋友可能想過,每當主人外出時,獨自待在家的狗究竟是不是覺得度日如年呢?答案是會的,因為相比於人類而言,狗的時間流逝得更加緩慢。


而對於微小的蒼蠅來說,時間流逝的速度更是比人類慢了四分之一。這也意味著,它們看似短暫的一生其實已經活得相對漫長了。當然也存在著比人類感知時間能力強的動物,比如巨大的棱皮龜的時間流逝速度比人類快了4倍,體驗著真·時間如白駒過隙。


棱皮龜


問題來了,科學家是通過什麼方法得出這些結論的呢?除了鐘錶,我們人類對時間的流逝感覺並不敏感。其實在自然界中,任何動物對時間的感知可以通過一個叫臨界閃爍融合頻率((critical fusion frequency, 下文簡稱為CFF值)來進行量化比較。


它指的是個體能看到的光閃爍的最大頻率,超過此頻率則看到閃爍感覺會消失,從而產生穩定光亮的感覺。之所以能用CFF值進行度量,是因為動物的時間感知與它們大腦每秒所能夠捕獲的畫面數量有關。


舉個例子,當我們觀看一組交替的圖片,如果每秒閃爍次數不到60次,你就能夠肉眼分辨出這些閃爍的圖片。如果超過60次,你的感官就會將這些跳躍的畫面融合,看到一組融合的畫面。這也意味著,你的一秒鐘過去了。此時,我們就能說你的CFF值是60次/秒。

在同一秒鐘中,個體接收處理圖像的速度越快,對時間的感知越慢。所以在自然界中,物種的CFF值越高,其所感知的時間流逝就越慢。


不同生物感知時間的速度,動圖來源:Critical Flicker Fusion Frequency.youtube.com


根據《動物行為學》期刊近期發表的跨物種分析,不同動物的CFF值都有所不同。比如蒼蠅的CFF值是240次/秒,松鼠的CFF值是108次/秒,狗的CFF值是80次/秒,人類的CFF值是60次/秒,重達350千克的棱皮龜的CFF值僅為14次/秒。


通過對比分析這些數值發現,小型動物的CFF值一般比大型動物的CFF值高。也就是說,小型動物單位時間裡能感知更多的信息,因此它們所體驗的時間變化就比大型動物更慢。



看到這裡,我們不禁會問為什麼動物之間存在如此大的時間感知差異呢?這很可能是出於生存的目的,這種時間維度有利於小型動物逃避大型動物的攻擊。當大型動物想要靠近時,小型動物將擁有足夠的時間發現它的「慢動作」,並快速逃跑。聽起來有些晦澀,不如讓我們用生活中的現象來解釋。


生活中我們就算再眼疾手快,也很難徒手打死一隻蒼蠅。這是因為比起人眼,蒼蠅的眼睛能分辨出物體在更短時間內的運動。因為它們的CFF數值高達240次/秒,是人類CFF值的4倍。


所以,你以為你出手敏捷的手,其實在蒼蠅眼中,慢得就像蝸牛一樣。如此一來,它們便有足夠的時間逃跑了。

人和蒼蠅感知時間的速度,動圖來源Critical Flicker Fusion Frequency.youtube.com


另一方面,動物們還能利用時間感知的差異來發送秘密信號。比如螢火蟲和許多深海動物會用閃光作信號,而更大也更慢的掠食動物的視覺系統不夠快,可能看不懂這些信號,這就為小型動物提供了一條秘密通訊渠道。

不過相應地,像蒼蠅這樣的小型動物也需要為此消耗更多的能量,因為它們需要在單位時間內儘可能多地捕獲畫面,並且通過相關的神經元迅速將這些畫面傳遞到大腦。如果缺了必要的能量,它們是無法進行開展工作的。



可能有人會想,如果一個人的CFF值比其他同伴更高,那麼在同伴們看來,他的反應是不是就能快得不可思議?

理論上是有可能的,目前科學認為人類的CFF值可能會有些許的差異,這個假說能幫助解釋不同個體間性格、天賦、決策能力和感知能力的差異。但當前的數據還不足以給出一個明確的結論。



除了測量CFF值外,如今也有許多科學家從日常中遇到的體驗來對人類的時間感知進行研究。


比如為什麼很多人會覺得年紀越大時間過得越快?其實這背後是有一定的科學依據的,最新研究認為,隨著我們年齡的增長,我們的大腦獲取和處理圖像的速度逐漸減慢,從而導致記憶的時間差異。簡單地說,就是大腦成像速度的減慢導致了時間感知的加速。

支持這個理論的依據是嬰兒的眼睛比成年人移動的頻率高得多,處理圖像的速度比成年人快得多,信息整合的也更快。而老年人在同樣時間內處理的圖像比年輕人少得多。這會導致我們的心理產生變化,認為年老的時間過得更快了。



又比如在緊張、恐懼、痛苦等情形下,幾乎所有人都會覺得時間變慢了,甚至瞬間凝固了?


為了解釋這個問題,神經科學家戴維·伊格爾曼(David Eagleman)做了個有趣的實驗,他讓受試者在遊樂場的15層樓高的設備上突然自由落體,最終落到距離地面約30米左右的緩衝網上。


在這段時間內,他要求受試者盯著一個計時器。這個計時器上顯示的數字閃爍得比正常速度要快很多。如果時間真的會變慢的話,受試者就能看見腕錶上面顯示的數字。

結果他們中沒有人看到數字,但當詢問受試者對時間的反應後發現,他們感知的時間比他們的實際用時2.6秒多了幾乎兩倍左右。對此,伊格爾曼認為在緊張狀態下,所謂「時間變慢」只是對意識的主觀加工,而不是真實的感知。簡單地說,時間不會為任何人放慢腳步。


用於實驗的跳樓機


不少研究者認為當我們感覺時間過得更慢時,是因為大腦的注意力集中在時間上。為了驗證這種猜測,Dartmouth學院的神經科學家Peter Tse做了個實驗,他將重複的一張圖片和一張特殊的圖片交叉放映。


所有的圖片停留的時間都是一樣的,但是志願者們卻誤認為特殊的圖片出現的時間更久。神經科學家們稱這種現象為奇數效應「oddball effect」。簡單地說就是,人們對常見的事物關注得少一些,而對新出現的事物人們會給予更多關注。


科學家們在患有精神分裂症的病人身上做了同樣的實驗,但並沒有出現「oddball effect」,這可能是因為精神分裂症患者難以忽略干擾並且集中注意力。也就是說,每個東西對於他們來說都是一樣的。


另有一些科學家則認為時間感知受情緒影響非常大。比如在日常生活中,美好愉悅的時光總嫌過得太快,而苦悶中度過的時間則會覺得遙遙無期。


儘管我們還沒有完全解開時間感知之謎,但有科學家在尋找如何隨心所欲控制時間感知的方法了。如今就有研究者發現影響多巴胺系統的娛樂消遣類藥物可能會改變我們的時間感知。比如古柯鹼、咖啡因和尼古丁之類的刺激品能使我們覺得時間過得快,大麻之類的鎮靜劑則使我們覺得時間過得慢。


倘若有一天尋求到改變我們時間感知的藥物,你願意享用它嗎?



What Is The Oddball Effect? This Psychological Phenomenon May Explain Why You Perceive Time Differently By GEORGINA LAWTON Sep 7, 2016

unlocking-mystery-how-brain-keeps-time Amy Kraft theweek.com

蒼蠅眼中的慢動作世界 撰文 Anne Lefèvre-Balleydier 來源:新雜誌

【物理科普】時間是什麼?揭開時間感知之謎!撰文 | Ivan Amat 翻譯 | 馮思桐審校 | 吳非

Critical Flicker Fusion Frequency.youtube.com A short video demonstrating the different speeds at which different creatures experience time.

Days Gone By: Physics Offers Explanation To Why Time Flies As We Get Older November 21, 2019 John Anderer


文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-cn/wS7ywm4BMH2_cNUgAJUu.html