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時空居然是我們大腦虛構出來的?物理學家和神經學家吵起來了!
2023/03/18

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時空是客觀存在還是主觀創造?難道我們的大腦創造了時空嗎?

物理學家和神經學家都有話說。

空間和時間是我們用來描述和理解宇宙的最基本的概念。然而,物理學和神經科學對于空間和時間的認識卻有很大的差異。物理學認為空間和時間是相互聯系、相互影響的四維時空,在廣義相對論中,時空會因為引力而彎曲變形。神經科學則認為空間和時間是分開的坐標系,我們通過大腦中的神經元活動來感知、記憶、預測和控制外部世界中的位置、距離、時間點和持續時間。

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那麼,我們能否將物理學和神經科學的視角結合起來,提出一個統一的時空大腦框架呢?也就是說,我們能否認為時空是由我們的大腦創造出來的呢?

這個問題可能聽起來很奇怪,甚至有些荒謬。畢竟,我們都習慣了把時空當作客觀存在、不受主觀影響的實體。但是,如果我們仔細思考一下,就會發現這個問題并沒有那麼簡單。

首先,我們要明白一個事實:無論是鐘表還是大腦,并不會創造出時間本身。它們只能測量或記錄某些事件之間發生順序或頻率而已。換句話說,時間只是一種度量工具或參照系,并不是一種實體或屬性。

其次,我們要意識到一個現象:在不同情境下,我們對于時間流逝速度或持續長度的感覺會有很大差異。例如,在愉快或緊張情緒下,時間似乎過得更快;在沉悶或無聊情境下,則似乎過得更慢;在睡眠或昏迷狀態下,則幾乎沒有感知到時間流逝。

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這說明了什麼呢?這說明了我們對于時間并沒有一個固定不變、客觀統一的感知標準。相反,我們對于時間感知依賴于多種因素:外部刺激、內部狀態、記憶回溯、期望預測等等。

那麼,在神經科學中有沒有一個專門負責處理時序信息(如事件順序、持續長度)的區域呢?答案是否定的。雖然有些研究發現海馬體(hippocampus)在記憶編碼與檢索過程中會產生特定順序(sequence)或節律(rhythm)模式的神經元活動 ,但這并不能說明海馬體就是「時鐘」區域 。事實上,在整個大腦中,并沒有任何一個區域可以單獨完成時序信息處理任務相反,時序信息處理需要多個大腦區域的協同作用,包括前額葉、頂葉、顳葉、小腦等 。

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那麼,我們如何解釋這種分散的時序信息處理機制呢?

一種可能的答案是:我們的大腦并不是按照物理時間來組織和存儲信息的,而是按照主觀時間來構建和回憶經驗的。主觀時間是由我們對事件發生順序、頻率、重要性等因素的評估所決定的。主觀時間也會隨著我們對未來事件的期待和預測而變化。因此,主觀時間并不是一個固定不變、客觀統一的標準,而是一個動態變化、個體差異的感知。

如果我們接受了這種主觀時間的假設,那麼我們就可以進一步提出一個更大膽的假設:空間也是由我們大腦創造出來的。為什麼呢?因為空間和時間在物理學中是相互聯系、相互影響的四維時空,在神經科學中也有很多證據表明空間和時間在大腦中有共享或相互作用的神經機制 。

例如,在海馬體中有一類特殊神經元被稱為「位置細胞」

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(place cells),它們會在動物處于特定位置時發放信號,形成一種「認知地圖」(cognitive map),幫助動物導航和記憶環境 。然而,「位置細胞」并不只與空間信息相關,它們也會隨著事件發生順序而改變活動模式 ,甚至可以預測未來可能到達或想象到達的位置 。這些發現表明,海馬體中的「位置細胞」實際上是一種「事件細胞」(event cells),它們能夠將空間和時間信息整合在一起,形成一種「認知時空」(cognitive spacetime),幫助動物構建和回憶經驗 。

類似地,在額葉皮層中也有一類神經元被稱為「格子細胞」(grid cells),它們會在動物處于特定位置時發放信號,形成一種六邊形的格子狀活動模式,幫助動物測量和導航空間 。然而,「格子細胞」也不只與空間信息相關,它們也會隨著時間流逝而改變活動模式 ,甚至可以預測未來可能到達或想象到達的位置 。這些發現表明,額葉皮層中的「格子細胞」

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實際上是一種「時空細胞」(spacetime cells),它們能夠將空間和時間信息整合在一起,形成一種「度量時空」(metric spacetime),幫助動物探索和預測環境 。

以上這些例子說明了一個重要的觀點:我們大腦中對于空間和時間的感知并不是獨立存在、單獨處理的,而是相互聯系、相互影響的。我們大腦中有多個神經網絡參與了對于時空信息的編碼、存儲、檢索和更新。這些神經網絡可能有不同的功能特征和作用范圍,但都遵循了一個共同的原則:將時空信息整合在一起,形成一個連貫、有序、可變化的內部表示。

因此,我們可以說:我們大腦創造出了自己的時空。這個時空并不完全符合物理學中所定義的四維時空,而是一個更加復雜、靈活、主觀、多樣化的概念。

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這個時空既包含了客觀世界中存在或可能存在的事件和位置,也包含了我們自身的狀態、情緒、意圖、期望等因素。這個時空是我們認知和記憶的基礎,也是我們理解和創造的源泉。

總之,我們感受到的空間和時間,并不是客觀存在、不受主觀影響的實體,而是由我們大腦中的多個神經網絡通過整合時空信息而形成的一種主觀感知。這種感知既受到外部刺激、內部狀態等多種因素的影響,也能夠影響我們對于外部世界和內部自我的理解和創造。這種感知構成了我們獨特的時空大腦框架,幫助我們建立和回憶經驗,預測和控制行為。

坦白說,怎麼越研究 越感覺我們人類是一台機器呢?

甚至是台遠程的機器。

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