科学实验王50(科学实验王33)

 

1972年的某一天，一位青年男子正躺在黑暗的地洞中思考如何自杀。

只要死掉，就能从这暗无天日的监牢中解脱了。或者，至少也要弄断一条腿吧？多吸一些洞中的灰尘，能不能让自己患上肺病？那样的话，就能顺理成章地离开这里了……

然而，他并没有被任何人囚禁在此。

他完全自愿地住进这座洞穴，只为完成一项有关时间的科学实验。

文 | 窗敲雨

本文转载自微信公众号果壳（ID：Guokr42），原文首发于2022年8月12日，原标题为《深居地底6个月，他亲手杀死了自己唯一的伙伴》，不代表瞭望智库观点。

1 与时间隔绝

把自己关在洞穴中的人名叫米歇尔·西弗尔（Michel Siffre），他是一位法国科学家，当时33岁。

西弗尔原本是一位地质学家，但此刻他的研究对象却不是岩石，而是洞中的自己。实验的主题是观察人体的内源时钟如何工作。

平时，在外界光照与时钟的影响下，人们过着以24小时为一周期的规律生活。

然而，如果一切有关时间的外部线索全部消失，事情又会变成怎样？人体还会知道应该何时醒来、何时睡觉吗？西弗尔住进没有阳光的洞穴，远离时钟与日历，正是为了探寻这一问题的答案。

类似的实验已经进行过数次，西弗尔自己也是第二次参与了——但这一次，他挑战的隔绝时间是有史以来最长的。正式的实验期就长达6个月，再加上一些后续观察，西弗尔在黑暗的地底一共要居住205天之久。

1972年2月14日，西弗尔进入位于美国得克萨斯州的午夜洞穴（Midnight cave），开始了漫长的地底生活。

这里有着绝对的黑暗，完全的寂静，灯泡是洞中唯一的光源。西弗尔靠睡眠与醒来的周期估算着日子，时间概念从他的生活中完全消失。他与外界唯一的联系是一条电话线，电话另一头连着地面上的后援团队。

洞中的每一天都颇为忙碌。西弗尔要花数小时时间进行繁琐的日常测量，并通过电话报告自己的情况。他记录血压与体温，监测心电与脑电信号，用气枪打靶测试视力变化，还要完成一系列认知测试。

他将尿样冻进冰箱，把剃下的胡须碎茬收进写着编号的信封——这些材料之后会被送进实验室，用于分析激素水平的变化。

他居住在尼龙帐篷中，靠冷冻食品维持生存。闲暇时，他写日记、读书，或是听音乐来打发时间。

最初，一切似乎都很顺利——此时，西弗尔还没有意识到，接下来几个月他将要坠入怎样的深渊。

2 精神崩溃

时间渐渐过去，重复的日常显得越来越枯燥，孤独逐渐侵蚀了西弗尔的内心。

他宝贵的消遣物品受到重创：播放音乐的留声机刚过一个月就坏了，书籍与杂志也在潮湿的洞穴中迅速发霉。

我正在经历人生的最低谷，他在日记中写下这样的句子。他的视力渐渐下降，记忆愈发黯淡，大脑几乎整理不出什么清晰的思绪。

在洞中阅读的Siffre——然而，书籍并未拯救他逐渐崩溃的精神 | M. Siffre

为什么要把人生浪费在这该死的实验上？西弗尔突然陷入了严重的自我怀疑。他扯下贴在身上的监测电极，对着电话另一头的同事大吼我受够了——而此时，实验的进度还没有过半。

他开始思考如何自杀，并把现场伪装成意外——这样他就能够解脱，同时保留一点身为科学家的尊严。

西弗尔与这些疯狂的想法斗争了大约10天时间。最终，他还是冷静了下来，重新贴好电极，继续坚持实验。他需要对研究合作者负责，也需要对家人负责。

这项实验已经花光了募集资金并严重超支，假如自己死去，家人就会背上高额的债务——正是想到这一点，让西弗尔打消了自杀的念头。

西弗尔继续在洞穴中孤独地生活着——直到有一天，他发现了一只老鼠。

他迫切地渴望接近这只小动物，因为只有它能成为自己的同伴。他给老鼠起名Mus，花好几天时间来观察它的一举一动。他暗暗盘算着如何抓住它，把它作为宠物饲养起来。

他在地面涂上果酱作为诱饵，注视着自己的新朋友小心翼翼地靠近。当老鼠终于放松警惕，西弗尔举起一只深烤盘，朝着它猛地扣了下去。他激动得心砰砰直跳——终于，自己要有伴了。

然而抬起烤盘，西弗尔看到的却是心碎的一幕——Mus当场死亡，躺在果酱中一动不动。

很多朋友容易混淆料理机和榨汁机之间的区别，其实这两种虽然都属于常见的家用厨具，但是具体的功能区分上还是比较明显的。

显然，西弗尔失了手，他不小心用沉重的烤盘边缘砸死了这只老鼠。呜咽声消失了，它躺在原地，绝望将我笼罩。他在日记中写道。

万幸的是，数天之后西弗尔就接到同事打来的电话——实验终于结束了。

3 实验发现了什么？

这项实验得到了西弗尔期待的观察结果：在漫长的洞穴生活中，他的内在时钟发生了微妙的变化。

在实验最初的五个星期，他以每天26个小时的周期生活着，并与外界渐渐产生了时差。

这一点与此前的观察结果相符——在此类实验中，科学家发现人类的内在周期总是会比24小时稍长一些，并且存在个体差异。

而在那之后，西弗尔的生活节律出现了更神奇的变化：有时，他的睡眠-觉醒周期会突然拉长到40-50小时，而他本人却对如此大幅的变化浑然不觉。

不过，更重要的发现可能在于，这项实验生动地展现了社交孤立对人类精神健康的危害。

如今，已有更多研究证实，长期与社会隔绝的生活状态会增加抑郁、自杀风险，危害认知功能，还会让人更容易患上慢性疾病。

从地洞中离开后，西弗尔花了数月时间才从抑郁中恢复。由于实验严重超支，他背上了10万美元的债务，不得不离开了时间生物学研究领域。

然而即使如此，这位科学家依然对洞穴实验保留着情感，并在1999年年末进行了第三次挑战。

那时，他已经60岁了，想要观察年龄增长对内在时钟是否存在影响。

西弗尔在寂静的洞穴中迎来了新千年——只不过，与时间隔绝的他并不知道那一刻到底是在何时到来。

延伸阅读：

洞穴里的人类禁闭实验

文 | Joshua Foer、Michel Siffre

本文转载自微信公众号利维坦（ID：liweitan2014），原文首发于2021年10月29日，原标题为《洞穴里的人类禁闭实验》，不代表瞭望智库观点。

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1962年，一位名叫米歇尔·西弗尔（Michel Siffre）的法国洞穴学家在一座完全与世隔绝的地下洞穴中度过了两个月，没有时钟、日历和太阳（告知他时间）。他只在饿了的时候才吃饭，困了的时候才睡觉，他的目标是找出人类生命的自然节律在生活于时间之外时会受到怎样的影响。

在接下来的十年里，西弗尔另外组织了十几次地下的时间隔离实验，最后，在1972年，他亲自回到德克萨斯州的一座洞穴里度过了六个月的时间。他的工作帮助创立了人类时间生物学（human chronobiology）这一领域。

约书亚·福尔（Joshua Foer）通过电子邮件对西弗尔进行了采访。

约书亚·福尔：1962年时，你只有23岁。是什么使你决定在地下完全与世隔绝地生活63天？

米歇尔·西弗尔：你必须明白，我是一个受过训练的地质学家。1961年，我们在阿尔卑斯山脉中距尼斯约70公里的地点发现了一座地下冰川。起初，我的想法是准备一次地质考察，在地下用大约15天的时间研究这座冰川，但是几个月后，我对自己说：唔，15天是不够的。我什么也看不出来。所以，我决定待上两个月。然后我就产生了这个想法——它成了贯穿我一生的想法。我决定像动物一样生活：没有手表，居于黑暗，不知时间。

福尔：你最后不再研究洞穴，而是研究起了时间。

西弗尔：是的，我发明了一个简单的科学实验计划。我派了一组人员守在洞口。我会在每次起床后、吃饭时和睡觉前联系他们一声。我的团队无权主动联系我，这样我就无法得知外面的时间。在不知不觉中，我创立了人类时间生物学这一领域。早在1922年，人们就发现老鼠有一个内置的生物钟。我的实验表明，人类和低等哺乳动物一样，也有生物钟。

福尔：当你第一次呆在地下的时候，气温低于零度，湿度高达98%。你是怎么打发时间的？

西弗尔：我的装备很差，扎营的地方也很小，很多东西都挤在一起。我的双脚总是湿的，体温降到了只有34摄氏度（93华氏度）。我的消遣方式是在洞穴里读书、写作和做研究。我也花了很多时间思考我的未来。

此外，每次呼叫地面时，我都要进行两个测试。首先，我会测自己的脉搏。其次，会有一次心理测试。我必须以每秒一个数的速度从1数到120。通过这个测试，我们有了一个重大发现：我花了五分钟才数到120。换句话说，我在心理上经历了真实的五分钟，好像它们只有两分钟一样。

福尔：心理学家伊丽莎白·洛塔斯（Elizabeth Loftus）进行过一项实验，她向人们展示一场银行抢劫的录像，并要求他们估计抢劫的持续时间。和实际时间相比，被试们高估了500%。看起来，我们对于时间的主观体验是高度变化的。在没有时钟的情况下，你如何感受时间的流逝？

西弗尔：我的时间感经受了非常严重的扰乱。我于7月16日下到地下、进入洞穴，计划在9月14日完成实验。当我的地面团队通知我这一天终于到来时，我以为那天才只有8月20日。我觉得我还要在山洞里度过一个月的时间。我的心理时间感受被增大了两倍。

福尔：你认为是什么导致了心理时间和真实时钟之间的巨大脱节？

西弗尔：这是我研究了四十年的一个大问题。我相信当你身处夜晚之中的时候——洞穴是完全黑暗的，只有一个灯泡——你的记忆无法捕捉时间。你会遗忘。你会记不得一两天前你做了什么。只有你醒来和上床睡觉的这两个时刻是变化的。除此之外，所有时刻都完全处于黑暗之中。它就像是极其漫长的一天。

福尔：这类隔离实验也可以在实验室里轻松地进行。为什么你总是更喜欢在地下做？

西弗尔：实验室是做这些实验的好地方，但是你必须找到那些有足够动力的人。要求人们在一间实验舱中度过几个月是很困难的。在1962年至1972年期间，德国的一位教授在一座人造地下掩体中进行了150多次隔离实验，但它们都是短期实验，只持续了大约一个月。我们派往地下的人最初是洞穴探险者，他们对洞穴本身很感兴趣，具有很强的动力，所以能够待得更久。

福尔：当你在地下，完全与任何人类定义的时间量度隔绝时，你的身体想睡多久就睡多久。可以说你获得了完美的睡眠。那是什么样的感觉？

西弗尔：我的睡眠很完美！我的身体自己选择什么时候睡觉，什么时候吃饭。这非常重要。我们的研究表明，我的睡眠/清醒周期并不像地面上的人一样是24小时，而是稍微长一点，大约是24小时30分钟。但重要的是，我们证明了有一个独立于地球自然昼夜周期的体内生物钟。

有趣的是，在我随后对其他研究对象进行的实验中，所有穴居人展示出的生物周期都超过了24小时。事实上，他们普遍能够建立起长达48小时的作息周期：他们会连续活动36个小时，随后入睡约12到14个小时。在我们得出这个发现之后，法国军队给了我很多资金。他们想让我分析一下，如何可能让士兵的清醒活动时长增加一倍。

福尔：你发现了什么？

西弗尔：在我自己实验过之后，我让一位男性在洞穴里待了四个月，然后让一位女性在洞穴里住了三个月。1966年，另一个人在地下进行了六个月的实验，随后我们又做了另外两次持续四个月的实验。我们分析了睡眠阶段——快速眼动（REM）阶段、做梦的阶段，以及慢波睡眠阶段——并得出了另一个发现。

我们证明了一个人连续清醒的时长和他第二天晚上做梦的时长之间具有相关性。粗略地说，每天的清醒时间多十分钟，男性的快速眼动睡眠时间就会多一分钟。我们还发现，你做梦越多，下一阶段清醒时的反应时间就越短。在我们有了这个发现之后，法国军队试图找到可以人为增加做梦时间的药物，希望能让士兵们保持三十个小时或更长时间的连续清醒。

福尔：在你第一次隔离实验十年后，你自己回到了地下，这次是在德克萨斯州德尔里奥（Del Rio）附近的午夜洞穴度过了205天。你为什么要回去？

西弗尔：有两个原因。首先，我对于研究衰老对心理时间的影响很感兴趣。我的计划是每十年或十五年做一次实验，看看我的大脑对时间的感知是否有任何变化。其次，除了我之外，所有我安排在地下实验的人都建立起了48小时的睡眠/清醒周期。我决定在地下呆六个月，试着获得这个48小时的周期。

福尔：为什么人们会调节成这种48小时的循环周期？

西弗尔：我对此不提供理论。我不做理论。48小时的周期是一个事实。我观察到了这种现象，我确信这个发现的真实性，但是没有人知道是什么导致了睡眠-清醒周期发生如此大的去同步化。现在，冷战已经结束，获取资助变得愈发困难。今天，只有数学家和生理学家能够在这一问题上更进一步。

福尔：你的第一次地下隔离实验在1962年进行，就在同一年，古巴导弹危机使世界清晰地意识到了防空洞的重要性，而在前一年，尤里·加加林（Yuri Gagarin）首次进入了太空。这两个事件如何改变了我们对于地下的看法？

西弗尔：我来得正是时候。那是冷战时期，我们对人类在外太空的睡眠周期一无所知。不仅是美国和俄罗斯就载人航天展开了竞争，法国也刚刚开始它的核潜艇计划。法国总部对于如何最好地组织潜艇人员的睡眠周期毫无头绪。这可能就是我得到了这么多财政支持的原因。美国国家航空航天局对我在1962年的第一次实验做了解读，并投入资金进行了复杂的数学分析。

福尔：地下有什么东西是既吸引我们又让我们害怕的？

西弗尔：黑暗。你需要一盏灯。如果你的灯灭了，你就死定了。在中世纪，洞穴是恶魔居住的地方。但与此同时，洞穴又是一个充满希望的地方。我们到洞穴里去寻找矿物和宝藏，那里也是最后几个仍然可以进行冒险和发现新事物的地方之一。

福尔：你在地下2970英尺（译者注：约合905米）的克拉穆斯洞穴（Clamouse）里用鹅肝酱和香槟庆祝千禧年的到来，但你晚了三天半。你也错过了你的61岁生日。为什么你过了差不多三十年才决定再次进入地下？

西弗尔：当我1972年走出午夜洞穴时，我负着10万美元的债。我严重低估了将我的实验从法国带到德克萨斯州的成本，因此我不得不离开时间生物学领域。我从那次实验中得到的大部分数据还没有经过数学分析。1999年，我决定回到法国南部的一个山洞。我在那里待了两个月，研究衰老对于昼夜节律的影响。我是在追随约翰·格伦（John Glenn）的脚步——他在77岁时重返太空。

福尔：我知道你现在在做一个用于人类禁闭和时间生物学实验的永久地下站点。你还在做什么其他的吗？

西弗尔：洞穴里的实验已经结束了。你不能再做这种实验了。当我们第一次做的时候，我还年轻，我们承担了所有的风险。现在，研究人员受到了限制。现在你有了伦理委员会。让我给你举个例子吧。1964年，在我之后第二个进入地下的男性头上连着一个麦克风。有一天他睡了33个小时，我们不确定他是否死了。这是我们第一次看到一个人睡那么长时间。我就想，好吧，我会下到洞穴里，看看发生了什么。到第34个小时的时候，他打起鼾来，我们知道他还活着。几分钟后，他呼叫地面让我们给他测脉搏。放在今天，医生必须叫醒他，否则风险太大。

福尔：你是否曾经成功地建立起一个48小时的循环周期？

西弗尔：我成功过。1972年在德克萨斯州的实验中，有两段时间里，我的节律周期是48小时，但它们并不规律。我会保持连续36个小时的清醒，然后是12个小时的睡眠。我分不清这些漫长的日子和只持续了24小时的日子之间的区别。我研究了我在洞穴里写的日记，一个周期一个周期地查看，但是没有证据表明我对那些日子的感知有什么不同。有时候我睡两个小时，有时候睡十八个小时，但是我分辨不出其中的差别。我认为这是一种我们都可以理解的经历。这是心理时间的问题。

这是人类的问题。什么是时间？我们不知道。

参考资料:

[1] Alan Burdick - Why Time Flies_ A Mostly Scientific Investigation-Simon & Schuster (2017)

[2] https://www.cabinetmagazine.org/issues/30/foer_siffre.php

[3] https://www.spiegel.de/geschichte/hoehlenforscher-michel-siffre-kampf-gegen-einsamkeit-und-depression-a-979680.html

[4] https://www.nytimes.com/1972/09/20/archives/expert-describes-long-cave-days-cycles-of-45-to-50-hours-noted-in.html

[5] https://neuron.illinois.edu/files/U3_L1_Supplement_Caveman.pdf

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