Now you see me —— 在下“时空干扰”

作者：余婕，陈有国

刚看到“时空干扰”几个字的时候，你脑中的第一反应是什么呢？

是《回到未来》里乘着时光机穿梭于过去和未来的“时间旅行”？

是《星际穿越》中越过虫洞瞬移到几百万光年之外的“空间旅行”？

还是在《彗星来的那一夜》穿行于不同的“平行时空”之间？

电影《回到未来》/《星际穿越》/《彗星来的那一夜》

“时空干扰”或许自带着几分科幻的色彩，但这里我们先将科幻的部分还给科幻，想从“以人类心理活动为研究对象”的心理学的角度，讲讲什么是“时空干扰”。

有一个问题不知道你有没有关注过。几乎清醒着的每时每刻我们都在处理时间和空间信息：现在几点了？这篇推送看了多久？手机拿多远才刚好看得清字？在心理学中我们对这些时间和空间信息的认识可以分别称之为时间知觉和空间知觉。

原图源自网络

那么我们对时间和空间信息的处理是完全独立的吗？答案多半是否定的：不仅不独立，还能相互影响，产生“时空干扰效应”。

早在约一百年前就有心理学家发现，时间信息能干扰空间知觉。下图中有三个水平放置的灯泡依次被点亮，前两个和后两个灯泡之间的距离是相同的，但因为后两个灯泡点亮的时间间隔更长，我们可能会觉得后两个灯泡的距离也更长。这种错觉现象被命名为“Tau效应”(Helson, 1930)。

Tau效应演示（图源：自己做的）

随后心理学家又发现了空间信息干扰时间知觉的现象。下图中前两个和后两个灯泡点亮的时间间隔是相同的，但因为后两个灯泡之间的距离更长，我们可能会觉得后两个灯泡亮起的时间间隔也更长，这被命名为“Kappa效应”(Cohen et al., 1953)。

Kappa效应演示（图源：自己做的）

Kappa效应和Tau效应是两种广泛存在、最经典的时空干扰效应，在视觉、触觉、听觉的任务中，在人类和猴子作为观察对象的实验里，都有被发现。

有没有可能跟我们的语言使用习惯有关？

想象下你要对时间进行描述，奇怪的是描述时间的词汇似乎总是跟描述空间的词汇绕不开，比如用形容空间距离的“长短”来形容时间的“长短”，用形容空间方位的“前后”来形容时间点的“前后”等。

图源：istockphoto

这或许是因为我们可以通过视觉、触觉等感觉器官来获取空间信息，然而时间却看不见、摸不到，非常抽象，所以在语言使用的过程中形成了这种用空间来“隐喻”抽象时间的习惯。

隐喻理论(Boroditsky, 2000)认为，语言中的这种习惯影响到了时间和空间的知觉，产生了时空干扰效应。

还有没有可能跟我们大脑的构造有关呢？

生活中我们大多需要将时间、空间、速度等不同类型的数量信息结合起来考虑自己的行动，比如上次要是脚步再慢些（速度）就无法踩点（时间）踏入教室了（空间），当时紧张的画面被AI重现了出来。

图由Microsoft image creator绘制

基于此有研究者提出了量值理论(Walsh, 2003)，推测这些数量信息在输入大脑后转化成了具有相同度量标准的“心理量值”，在一个共同“量值系统”进行加工处理。

这个过程有点类似于，把不同颜色的苹果（不同类型的数量信息）按照相同的价格（度量标准）转化成金钱价值（心理量值），都放到秤盘（量值系统）里称一下（加工处理），就知道该付多少钱了（行动）。

原图由Microsoft image creator绘制

量值理论认为大脑对时间和空间信息的处理都位于量值系统中，二者的加工会相互影响，产生了时空干扰效应。

猴脑(a)和人脑(b)中处理时间（蓝紫）、空间（红色）、数值（绿色）信息的脑区存在重叠，为量值理论提供了证据(Walsh, 2003)

除了以上两种解释，有没有可能跟我们在行动时对“经验”和“感觉”的整合有关呢？

以打网球为例，当对方挥拍击球时，我们通过视觉获取网球的轨迹、通过听觉获取击打的声音等信息，感觉球可能的落地位置为下图中红色的区域，代表感觉输入大脑的“似然性”（likelihood）；在回合角逐中对方的球路我们已了然于胸，根据过去打球的经验判断球可能的落地位置为下图中的绿色区域，代表知识经验的“先验”（prior）。综合考虑经验和感觉，我们对球可能落地位置的最优估计为下图中黑色椭圆圈住的区域，即“后验”（posterior）(Körding & Wolpert, 2006)。这就是著名的“贝叶斯推断”原理。

网球运动中的贝叶斯推断过程(Körding & Wolpert, 2006)

在综合考虑经验和感觉的时候，二者中哪一个更可靠，形成的估计就越依赖于哪一个提供的信息。假如说，对方击球时刚好我的眼睛进了沙子，模糊的视力显然已经靠不住，这时我可能就会更依赖经验尝试最后一搏……

图源网络

那贝叶斯推断里的经验和感觉跟时空干扰效应有什么关系呢？

感觉还比较好理解，就是通过感官获得的时间和空间信息。

至于经验，还是以下图演示的kappa效应为例，研究者发现，由于生活中大多数运动的物体都是以一定的速度在做匀速运动，对于在不同位置上相继点亮的三个灯泡，我们会经验地认为这是同一个灯泡以“恒定速度”从一个位置“运动”到了另一个位置(Huang & Jones, 1982)。“运动时间”等于距离除以恒定速度。

Kappa效应演示

因此，我们在知觉灯泡点亮的时间间隔时，会受到经验中空间信息的影响，并且感觉越不可靠的时候这种影响就越明显：

虽然前两个和后两个灯泡点亮的时间间隔是相同的，但因为后两个灯泡之间的距离更长，距离除以恒定速度得到的“运动时间”也越长，我们会觉得后两个灯泡亮起的时间间隔也变得更长，产生了时空干扰效应。

基于这种“恒定速度”假设提出的解释Kappa效应的模型就叫做恒定速度贝叶斯模型(Chen et al., 2016)。

此外，还有研究者基于“慢速度”、“量值理论”、“维度共变”的假设提出了贝叶斯模型，也对时空干扰效应进行了很好的描述。欲知具体内容，请移步综述正文《时空干扰效应：基于贝叶斯模型的解释》。

参考文献：

Boroditsky, L. (2000). Metaphoric structuring: Understanding time through spatial metaphors. Cognition, 75(1), 1–28.

Chen, Y., Zhang, B., & Kording, K. P. (2016). Speed constancy or only slowness: What drives the kappa effect. PloS One, 11(4).

Cohen, J., Hansel, C. E. M., & Sylvester, J. D. (1953). A new phenomenon in time judgment. Nature, 172(4385), 901–901.

Helson, H. (1930). The tau effect—an example of psychological relativity. Science, 71(1847), 536-537.

Jones, B., & Huang, Y. L. (1982). Space-time dependencies in psychophysical judgment of extent and duration: Algebraic models of the tau and kappa effects. Psychological Bulletin, 91(1), 128-142.

Körding, K. P., & Wolpert, D. M. (2006). Bayesian decision theory in sensorimotor control. Trends in Cognitive Sciences, 10(7), 319-326.

Walsh, V. (2003). A theory of magnitude: common cortical metrics of time space and quantity. Trends in Cognitive Sciences, 7(11), 483-488.

推文源文：余婕, 陈有国. (2023). 时空干扰效应：基于贝叶斯模型的解释. 心理科学进展, 31(4), 597-607.

https://journal.psych.ac.cn/xlkxjz/CN/10.3724/SP.J.1042.2023.00597