日出而作，日入而息。 古人早已察觉到自然界的周期变化与人体活动联系紧密。地球相对于太阳每24小时自转一周，形成昼夜交替，而我们身体的运行也遵循着这个规律。即使没有闹钟的提醒，我们也能在每天相近的时间自然醒来。而搭飞机经历长途飞行后，身体疲惫不堪，需要一段时间才能调整时差，适应新的时区。这些都是我们体内生理时钟的奇妙作用，又称昼夜节律（circadian rhythm）。
生理时钟：昼夜节律的秘密
2017年，美国三位遗传学家Jeffrey C. Hall、Michael Rosbash和Michael W. Young因发现控制昼夜节律的分子机制而荣获诺贝尔生理学或医学奖。他们发现，细胞内的PER、TIM和DBT基因所产生的蛋白质，会随时间推移在细胞内积累，并在达到一定浓度后抑制自身的合成，形成一个约24小时的周期性循环，与地球自转同步。这种细胞内的“生物钟”不仅存在于人类，也存在于其他动物、植物甚至细菌中。
这项诺贝尔奖研究证实，细胞自身就具有一个约24小时的时钟。然而，时钟的精确校准需要两个部分的协调：一是位于大脑的视交叉上核（suprachiasmatic nucleus），它作为中枢生理时钟，通过光线调节褪黑激素的分泌，掌管着我们的睡眠和清醒周期；二是分布于心脏、胃肠、肝脏、肌肉等器官的局部时钟。这些局部时钟与中枢时钟相互配合，共同调节着我们的生理节律，帮助我们在熬夜或跨时区旅行后重新调整作息。
心理时间 ：主观的时间体验
我们对时间的感知是主观的。有时光阴似箭，有时度日如年，这种主观的时间体验就是心理时间。心理时间可分为事件发生时当下感受的快慢，以及事后回忆时感觉的快慢。心理学家发现，主观的心理时间与记忆、情绪和注意力密切相关。
随着年龄增长，人们往往觉得时间过得更快。这可能是因为年轻时接触大量新事物，大脑需要处理的信息更多，对时间的感知也更细致。而随着年龄增长，对环境的熟悉程度增加，大脑处理的信息减少，时间感也就相对缩短。
情绪也会影响时间感知。快乐、兴奋时，往往觉得时间飞逝；而悲伤、无聊时，则会觉得时间很慢。这是因为积极情绪让我们更专注于当下，而消极情绪让我们更关注时间的流逝。专注于某件事时，往往觉得时间过得很快，因为注意力集中会让我们忽略时间的流逝。相反，无所事事时，更容易注意到时间的流逝，感觉时间过得很慢。
对过去事件的记忆也会影响时间感知。某段时间内发生的事情越多，我们就会觉得这段时间越长；反之，如果没什么特别的事情发生，就会觉得这段时间很短。
物理时间：一种连续的过程
我们的生理时钟配合着地球环境，环境遵循着物理规则。地球相对于太阳每24小时自转一周，地球绕着太阳公转是一年。在物理上，周期运动是时间的基本定义，例如钟摆。目前物理利用原子在两个能级之间跃迁时发出的电磁波的频率来定义秒，精度可以达到每数亿年误差不超过一秒。
20世纪初，爱因斯坦的相对论彻底改变了物理学对时间（与空间）的认识。利用爱因斯坦相对论、人造卫星及GPS定位，我们可以测得精确的位置及时间。由于光速不变，天文望远镜看到一光年外的星体，是它一年前的样貌。天文学家也因此可以观测宇宙初期的天文现象，探索时间的起源及演化。
根据热力学第二定律，宇宙的熵（无序度）会随着时间增加。宇宙的演化方向是从有序走向无序。这种热力学及宇宙膨胀的时间方向是“物理时间箭头”，我们对时间的主观流逝体验则是“心理学时间箭头”。物理学家霍金（Stephen Hawking）认为，大脑作为一种物理系统，记忆的形成和意识的流动，都需要能量的参与。由于能量的消耗必然伴随着熵的增加，霍金由此推论，心理学时间箭头与宇宙和热力学的时间箭头本质上一致。
时间，是宇宙中最深奥的谜题之一。它既是物理的，也是心理的。生理时钟让我们与地球共舞，心理时间塑造着我们的体验，物理时间引领我们探索宇宙的奥秘。或许，将这时间的这些维度结合起来，我们能够从科学的角度认识和欣赏时间。
小知识：
如何维护生理时钟的健康？ ·保持规律的作息： 尽量在固定时间睡觉和起床，即使在周末也应如此。 ·充足的睡眠： 成年人每天应保证7-8小时的睡眠时间。 ·适当的光照： 白天多接触自然光，夜晚避免蓝光照射。 ·健康的饮食： 定时进餐，避免暴饮暴食。 ·适度的运动： 规律运动有助于调节生理时钟。
(作者为台湾中央大学天文物理学博士，芝加哥大学费米研究所博士后研究。曾任中国科学院理论物理研究所副研究员，及南洋理工大学高等研究所研究员。目前是英国物理学会经典与量子引力 (Classical and Quantum Gravity) 学术期刊顾问。)
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