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大脑是台时光机pdf/doc/txt格式电子书下载

书名:大脑是台时光机pdf/doc/txt格式电子书下载

推荐语:关于时间感知的脑洞大开之作,横跨神经科学、心理学、哲学、数学、物理、生物等领域,打开你对世界的崭新认知。

作者:(美)迪恩·博南诺(DeanBuonomano),闾佳译

出版社:机械工业出版社

出版时间:2020-01-01

书籍编号:30611179

ISBN:9787111645283

正文语种:中文

字数:246765

版次:1

所属分类:社会科学-心理学

全书内容:

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导读


让我们假设所有音乐播放器和流媒体的引擎都出现一个问题:每首曲子的时间线都坍塌了,每个音符、每句歌词都拥挤在一个节拍里播放完毕。你还有可能享受音乐吗?音乐是一种基于线性时间的艺术,剥离时间,它的编排会立刻失去意义。


你看电影时是否有使用倍速的习惯?假设影像里人物角色的行动都陡然加速到1.5倍,上下嘴唇快速翻动,全然不是自然的状态。即使他们连珠炮一般地吐出台词,字与字连成一片,你也依然能轻易听懂。这是由于我们的大脑很擅长把语句分块、切片,我们捕捉句子间细微的间断,以准确理解整句话。如果你尝试过2倍速,就会发现虽然略微费点劲,但你仍旧可以适应。


理解话语和欣赏音乐有一个共同点:两项任务都需要有一条人脑能充分体验的时间线。一个运行良好的神经系统能保证人在秒的尺度上分出时间间隔,学会正确地为粘连的信息“下刀”。


记忆也是使人得以理解和运用时间的重要功能。


你或许听说过一类被称为“顺行性遗忘症”的失忆症,患者保留了患病以前的记忆,但不能再形成新的记忆。顺行性遗忘症患者亨利·莫莱森(Henry Molaison,下文称H.M)在一次颞叶切除手术后永远活在了1953年:他无法记住新的总统是谁,不记得之后的几十年里与他天天见面的医生,也不能在镜子里认出老去的自己。他的记忆保质期是20秒,如此短的记忆时间在脑科学史上也是孤例。换句话说,他失去了感受分钟的能力。


那么世上是否有患者连秒级的时间也无法感受呢?目前尚未有这样的患者记录在案。即使是H.M也能区分秒级的间隔,能进行基本的对话。而这种区分时间的能力能让他进行更复杂但不自知的任务学习。实验人员曾让H.M每天练习做一个小任务,即看着镜像,在纸上描摹一个指定的五角星图案。实验人员每天都重复一遍任务要求。无法储存记忆的H.M每天都欣然接受这个“崭新”的任务,从不记得做过这样的练习。但随着实验进行,H.M竟越发进步,完成任务所需的时间越来越短——他健忘的大脑中的某处仍然能储存对这项任务的工作记忆(working memory),而他丝毫不自知。


我们如此需要理解时间的能力,却很少思考我们是如何感知、记录时间的。神经科学家好奇的正是这一点:究竟是大脑里的哪一块区域在忠实地编码时间?感受时间和感受空间的机制相同吗?作者在书中用了多个比喻来帮你想象这群记录时间的神经元:池塘中的涟漪、夜晚亮着灯的摩天大楼、厨房里煮溏心蛋的计时器……这一策略正对应了人在理解抽象概念时最喜欢的方式:打比方。而在理解时间的概念时,空间正是最好的比方。书中“神经科学中的时间空间化”一章中举了很多准确、生动的例子,让人心服口服。读起来你会频频感到惊奇:平常嘴边用来描述时间的话原来如此忠实地反映了你脑海中对时间的想象。


大脑能做的远不止记录时间。大脑是一台时光机,它不仅允许你穿梭到过去,还让你“改变”它;它也允许你旅行到尚未确定的多个可能的平行宇宙,为自己的未来做打算。科学家将此称为“精神时间旅行”(mental time travel)。写下每一条事项都涉及至少一次精神时间旅行:“上一次我决定读完一本书是什么时候”是诉诸过去的经验;“今天下午我能赶在任务截止时间之前完成任务吗”是思考未来事情发展的多种可能性;“要是没能完成,我只好祈求宽限几天了”是就未发生的可能性做准备。你不仅能分辨过去和当下,推测未来,还有能力“反事实”地思考过去——我要是早点起床就不会错过这班车了。这种反事实思考(counter-factual thinking)能力让人能够避免再次出现错误、身处险境,以求得生存,而反事实思考能力正依赖于我们大脑中铺陈好的时间线。记录和利用大脑中的时间线是日常决策的基础,也是人类文明的基石。


当然,时间不仅仅是神经科学家试图理解的概念。物理学家探究时间的本质,相对论刷新了人们的时空观;历史学家探究和比较各地区的历法和编年;哲学家对时间的本体感到头疼,试图反思时间与存在的复杂关系;社会学家对工业时代以后的人们把时间看作劳动单位和商品尤其感兴趣。他们在各自的学科范畴得出的结论往往互不相容,甚至曾经引发大论战——在发表相对论后,爱因斯坦同哲学家柏格森的世纪之辩至两人离世也没有尘埃落定。在“时间:这到底是什么”一章中,作者毫不吝啬地花大量篇幅向你展示了时间的多个侧面——在时钟、主观感受之外,时间在更深层意义上究竟是什么。


今天,事物的发展、变化、衰败的速度都令人瞠目。工业时代后,时间通过时钟、上班时间表、学年历以某种实体的形式表现出来——它是早晨起床到上班中间的一小时,是会议进行的大半个下午,是“番茄钟”为高效工作定制的25分钟。我们不得不或主动,或被动地学习时间管理,似乎散乱的时间是桌面上没收拾好的物件,需要一块块分类装进抽屉。


我们不仅需要整理时间,还需要把它紧紧抓牢,以防一不留神它就被弹出的通知、吸引眼球的节目和好玩的游戏这些“窃贼”给“偷”走。即使我们睡着了,时间也不会停歇。我们会花费整个早晨回顾“错过”的时间,从躺在被窝里看热门消息,盯着聊天框刷牙,到单手吃早餐以刷新邮件和推送。昨夜今晨发生了什么?报刊、新闻专门开辟这样的栏目,为人们讲述在他们闭上眼睛的时间里都发生了什么新鲜事,缓解“一觉醒来错过整个世界”的焦虑感。


我们已经习惯和数字共处,即便是时间这样看似抽象的概念,也不免成为具体的计量和价值单位。我们总是把时间当作抽象的计量。但其实构成时间流逝这种生命体验的不是抽象的概念,而是稳健的脚步声由近而远,是湿润的风从左半边脸颊滑到右手指尖,是阅读这段话的过程中你的两次眨眼,是长出的胡子,是磕碰出的伤口的逐渐泛青。一些神经科学家认为,与其说是时间在变,不如说是总有在持续变化中的运动。


原则上,任何能以可复制方式重复的物理现象,都能用于判断时间——这也是爱因斯坦和他的同事英费尔德的观点。假如一盆多肉的生长有一条固定的“进度条”,那么一旦掌握这一“进度条”,我们就能用它来判断时间。大脑记录时间使用的就是类似的机制。神经元能响应外界物理现象,用不同的放电频率来编码整个系统的动态变化,从而帮你判断时间。具备这种判断时间能力的神经元很神奇地普遍存在于各个脑区,甚至还包括肝细胞。因此,体验时间更像是全身浸泡在浴缸中,有意识或无意识地、均匀或不均匀地,你的身体各处都在体验时间。换句早就不流行的话说,宇宙是由故事组成的,这里的故事很大一部分就是体验。


但正如前文提到的,这些能判断和存储时间体验的神经元与细胞(又称时间细胞)能做的事情远远不止判断时间。时间细胞组成了一台在你体内运转的“全栈时光机”,不仅能把时间同你所在的空间关联,也能带你回忆,让你思考未来。这本书不仅是一本大脑时光机的说明手册(虽然这听起来已经足够有趣了),更是一次路线新奇有趣的时光机体验。作者迪恩·博南诺是一位热情又博学的解说人,他将这些有关过去与未来、物理学、文化以及神经科学的故事娓娓道来。相信你在途中一定会不时停下来琢磨某个有意思的科学发现或者论点,回想或推测你的个人体验,然后继续踏上这趟精神的时间旅行。


本文作者


汉那:脑科学媒体“神经现实”撰稿人及播客主理人,本科就读于加州大学圣迭戈分校认知科学专业。写作者、设计实践者。她的博客是https://hannasoe.typlog.io/


神经现实


“神经现实”是一家非营利性科学传播组织,专注于神经科学、认知科学和精神病学等领域的深度报道和前沿解读。目前,“神经现实”正在积极促进公众对脑科学的理解,并致力于推动学界的跨学科融合,为脑科学的普及和发展添砖加瓦。你可以在微信公众号、知乎和bilibili等平台关注“神经现实”,并通过泛用型播客客户端订阅他们的播客“神经漫游”。

致谢


时钟时间是终极的平等装置。每个人的每一天,都拥有86400秒。人们写了数之不尽的书来帮助我们充分利用每一天的分分秒秒。心理学家菲利普·津巴多建议,我们应该把自己的时间,尤其是所谓的自由时间,看作包装好的礼物,只送给我们最珍视的人或活动。我要感谢许多把宝贵时间赠送给我的朋友和同事,如果没有他们,本书就不可能出版面世。


我长久以来对大脑怎样判断时间充满兴趣,并投入了大部分科研生涯意图解答。本书就是这种好奇心的产物。在这趟旅途中,我从计时领域无数顶尖研究人员的工作和鼓励中获益匪浅,我尤其感谢以下诸君的支持:Richard Ivry、Michael Mauk和Warren Meck。我还要感谢这一领域另一些朋友的教导与智慧:Domenica Bueti、Catalin Buhusi、Jenny Coull、Mehrdad Jazayeri、Hugo Merchant、Matt Matell、Kia Nobre、Virginie van Wassenhove和Beverly Wright。


写一本书的乐趣之一,是在个人所从事的狭窄科学领域之外的探索之乐。撰写本书时,我决定对简单的时间物理学稍加涉足,感谢那么多物理学家和哲学家耐心地回答我关于时间、相对论、量子力学的天真问题,他们包括Richard Arthur、Vincent Buonomano、Sean Carroll、Craig Callender、Per Kraus、Dennis Lehmkuhl、Terry Sejnowski、Lee Smolin,尤其是Harvey Brown。


本书尝试对一个广阔的科学领域进行通俗易懂的描述,为了追求简洁,我对许多同事和科学工作者的贡献进行了省略或简化。但归根结底,这些简化主要是因为身为科学家和写作者的我本身存在缺陷。因此,我想提前向那些我没有提及,或是没有把功劳合理地归于他们的科学家表示歉意。


许多朋友、同事和合作者曾阅读过个别章节,亦曾就本书的某些内容对我做过指导。我要特别感谢Judy Buonomano、David Burr、Chris Colwell、Jack Feldman、Paul Frankland、Dan Goldreich、Jason Goldsmith、Vishwa Goudar、Sam Harris、Nicholas Hardy、Sheena Josselyn、Rodrigo Laje、Michael Long、Hakwan Lau、Helen Motanis、Joe Pieroni、Carlos Portera-Cailliau、Rafael Núñez和Alcino Silva。


如果没有美国国家心理健康研究所、美国国家科学基金会,以及加州大学洛杉矶分校的神经生物学和心理学系的支持,我自己关于大脑怎样判断时间的研究就不可能完成。我要感谢Annaka Harris和诺顿出版社的编辑Tom Mayer,感谢他们的指导和编辑经验。最后,我要感谢我的妻子Ana,感谢她送给我的礼物——那么多宝贵的时间。

第一部分 大脑时间


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 Graci’an,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最大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

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