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时间和空间是事物存在的两个基本维度。随着网络，手机等通讯手段的发展，空间上的远距离的交流已经不再是很大的问题，而看不见摸不着的时间维度在人们的生活中日趋重要。我们对时间的感知并不仅仅依赖于手机或是手表。天色渐明时，公鸡打鸣，多数人也会自然醒；到了中午，多数人自然而然地饿了。从植物到动物，甚至是微生物，都在长久的进化过程中出现了一套内在感知时间的系统，并由此调节自身行为。而在一些情况下，通过精准地感知时间也能获取空间信息：蝙蝠，猫头鹰，青蛙，雷达等通过感知信号的时间差来获取周边环境地形图。因此，对于理解如何感知时间的这一问题，一方面能帮助我们认识世界，具有哲学意义；另一方面也能帮助我们理解人和动物的行为模式，具有现实意义。


对时间知觉可以跨度非常大。在人或动物身上，从数十毫秒毫厘之间的觉察到对几年，几十年长时间的流逝觉察均属于感知时间的范畴。进化过程中，对任何时间段的精确感知都对生存有利：准确估计毫秒级别的时间，在动物身上有利于做出精准的动作，在人类身上则有利于准确地发出言语；而对于几秒到几分钟时间的准确估计，能有利于动物做出合适的行为选择，方便捕捉到猎物；在更长的时间段上，而我们所生存的环境中，每一天的时间都是按照日夜循环，每一年都是按照四季变化的规律进行运作，因此动物按照一定的昼夜节律进行自己活动能在生存过程中获取很大的优势。

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之前的几位科学家，就以果蝇为研究对象，探讨了果蝇感知昼夜节律的方式。最终他们的研究成果也获取了2017年的诺贝尔生理与医学奖。他们的研究表明，在果蝇身上，两类基因，“Period”基因（简称为Per基因）与“Timeless”基因（简称为Tim基因），构成了调控果蝇昼夜节律的核心机制。负责转录这两类基因的转录体（信使核糖核酸，mRNA）在白天时表达程度逐渐上升，其负责转录的蛋白质（Per蛋白与Tim蛋白）不断积累，在晚上的早期阶段在细胞质中表达程度达到最高。随后的几个小时中，Per基因与Tim基因所转录的蛋白质逐步降低，在午夜时间，细胞质中的Per蛋白与Tim蛋白进入到细胞核中，阻断了Per基因与Tim基因的再转录，导致了Per基因与Tim基因mRNA水平降低及对应的蛋白质水平降低。这一类基因—mRNA—蛋白质分子层面上的反馈循环机制受到外界环境（例如光，温度）的调节。但这类机制即使是在没有外界环境刺激的情况下，同样能使动物以拟合昼夜节律的方式进行活动。虽然这一机制是在果蝇身上发现的，随后在真菌，哺乳动物和人上也发现了类似的Per及Tim基因中介的昼夜循环调节机制。这表明不同种类动物感受昼夜节律的方式惊人的相似。


而在几秒到几分钟的时间知觉上，再依赖于基因转录表达的方式来进行计时显然是不太可能的。目前广为接受的理论认为对这一时间段计时方式依赖于大脑中对应的一套神经系统活动机制。这套机制包括一个计时器（Pacemaker）一个累加器（Accumulator）。当有意识的计时任务开始后，计时器开始以最小计时单位不停运作（类似于秒针在钟表盘上一格一格不停走动），而累加器则负责对计时器所发射的单位进行计数，计时结束后再读取出所积累的计时单位（类似于读取钟表盘上秒针所跨过的格数）。当然，人和动物的计时机制并非如瑞士钟表般走得精确，而是会受到各种因素影响，计时器会加速或者减速。例如人们在面对危险时，会紧张起来，注意力高度集中，此时内在“计时器”也会加快运作，相等的时间内“累加器”能接受到更多计时单位，从而让人体验到“时间停滞”的感觉。人们在紧张的情况下主观上感觉时间减慢，有利于人做出行为反应，从容面对危险情况，这也有着进化上的适应性意义。


并非所有人都赞同这一理论，也有人认为大脑中没有专门的计时结构，所谓的时间知觉，只是人或者动物依赖于感觉输入的变化来做出时间长短判断。水杯从我手上滑下，我通过注意到手上杯子的触感消失，到听到杯子落地的声音，从这先后发生的两次感觉变化来判断杯子用了多长时间落地。即使在一间绝对安静，黑暗的房子中，我们的心跳，血液流动，皮肤上的体毛拂动，都在不断地给予我们感觉输入，也给了我们判断时间长短的基础，从而感受时间流逝。


人们对时间知觉的研究有着漫长的历史，科学上已经积累了相当多关于时间知觉的证据。人们如何感知时间的这一问题充满了魅力，但仍有许多谜团亟待解决。