Д.Н. Узнадзе Общая психология. Закон Вебера – Фехнера.

История экспериментальной психологии начинается с того времени, когда физиолог Вебер поставил вопрос о соотношении между ощущением и раздражением, то есть между психическим и физическим, с точки зрения их интенсивности. В последующем опыты Вебера продолжил физик Фехнер, окончательно заложив тем самым основы той части психологии, которая известна под названием «психофизики».

Так, что же выяснилось о взаимосвязи между ощущением и раздражением с точки зрения их интенсивности?

Во-первых, окончательно подтвердились наблюдения, свидетельствующие о том, что человек ощущает отнюдь не любое изменение раздражения, а чувствует лишь раздражение относительно большой интенсивности. Во-вторых, в результате точных исследований был найден закон, лежащий в основе соотношения между интенсивностями раздражения и ощущения.

Для понимания этого закона особенно важным является понятие так называемого «порога», установленное в процессе психофизических исследований.

Выяснилось, что интенсивность раздражения должна достигнуть определенного уровня с тем, чтобы мы хоть как-то почувствовали его воздействие . Уровень раздражения, дающий такое едва заметное ощущение, называется «нижним порогом» ощущения. Однако существует и такой уровень интенсивности раздражения, после увеличения которого интенсивность ощущения уже не усиливается. Этот уровень называется «верхним порогом» ощущения. Воздействие раздражения мы чувствуем только в интервале между этими порогами, поэтому их принято называть и «внешними порогами» ощущения.

Примечательно, что полного параллелизма между интенсивностями ощущения и раздражения не существует и в межпороговом интервале интенсивностей. Например, беря в руки книгу, мы, разумеется, чувствуем ее вес. Следовательно, в данном случае интенсивность ее веса находится в промежутке между нижним и вер­хним порогами. А теперь заложим в книгу лист бумаги; физически вес книги уве­личится, то есть уровень интенсивности раздражения повысится. Однако, взяв книгу в руки, мы это изменение ее веса не почувствуем. Увеличение веса должно достиг­нуть определенного уровня, чтобы мы могли это как-то заметить. Величина прироста раздражения, необходимого для получения этого едва заметного различия между ощущениями, называется «порогом различения». Раздражение, по интенсивности превышающее данную величину, называется «запороговым», а раздражение с меньшей интенсивностью - «допороговым». Уровень порога различения (высокий или низкий) зависит от чувствительности к различению: чем выше чувствительность к различению, тем ниже порог различения.

Вебер первым обратил внимание (1834) на то, что порог различения бывает двояким - абсолютным и релятивным и что очень важно отличать их друг от друга. Абсолютным порогом различения называется прирост интенсивности раздражения, необходимый для достижения порога различения. Например, если для того, чтобы почувствовать едва заметное изменение 2000-граммового веса, к нему необходимо добавить 200 грамм, и тогда эта величина представляет собой абсолютный порог ощущения. Показатель абсолютного порога не является постоянной величиной и зависит от веса основного раздражителя. Например, если к основному раздражителю весом в 2000 грамм следует добавить 200 грамм, то в случае 4000-граммового раздражителя 200 грамм уже недостаточно - к нему нужно прибавить больше.

Если эту же величину (в нашем примере - 200 грамм) выразить не в твердых физических единицах измерения (в нашем примере - граммах), а числом, выражающим отношение между добавочным раздражением и основным раздражением, то получим релятивный порог различения (в нашем примере вес основного раздражителя составлял 2000 грамм, а добавочного - 200 грамм; отношение между ними составляет 200/2000 = 0,1. Следовательно, релятивный порог равен 0,1). Когда Вебер вычислил релятивный порог различения для различных случаев основного раздражения, выяснилось, что этот порог представляет собой константную величину. В области модальности веса он равен 0,1. Это означает, что для того, чтобы почувствовать едва заметное изменение веса, его нужно увеличить или уменьшить на одну десятую часть.

Именно в этом заключается известный основной психофизический закон Вебера, сыгравший столь значительную роль в истории психологии. Его формула очень проста и выражается следующим образом:

dг/г = соns, гдеdr- величина дополнительного раздражения, а г - величина основного раздражения.

После опубликования Вебером формулы своего закона было проведено мно­жество экспериментальных исследований с целью установления величины релятивного порога различения во всех модальностях ощущения. Фехнер дал закону Вебера точное математическое выражение: для того, чтобы интенсивность ощущения росла в математической прогрессии, интенсивность раздражения должна расти в геометрической прогрессии. Более короткая математическая формула данного положения выглядит следующим образом: Е = 1оgК, где Е - интенсивность ощущения, К - интенсивность раздражения.

Последующие интенсивные исследования подтвердили, что закон Вебера- Фехнера имеет приблизительное значение - он действителен лишь в определенных пределах. В этих пределах величина порога различения для разных модальностей ока­залась следующей:

Ошибка Фехнера главным образом заключалась в том, что он счел возможным точное измерение интенсивности ощущения, приняв за единицу измерения так называемую «едва заметную разницу между интенсивностями ощущения». Экспериментальное изучение вопроса не подтвердило правильности его подхода.

Задачи психофизики

Перцептивный образ – стимульные переменные среды; реакция организма (в том числе на уровне сознания)

Тербования к теории:

Эксперементальная проверка

Объяснение новых данных

Предсказывание новых фактов

Должна быть частью общей психологической теории

Примеры психофизических исследований (законы смешения цветов, локализация звуков в пространстве, восприятие запахов)

Хрест: (Р.Л.Грегори. Восприятие цвета.)

Начало исслед. цветового зрения – работа Ньютона «Оптика»,1692г. Ньютон показал, что белый свет состоит из всех цветов спектра; каждому цвету соответст-т определенная частота световой волны…

Юнг: Цвет- это ощущение. Существует 3 первичных цвета. Ограниченное число рецепторов сетчатки, воспринимающие основные цвета – красный, желтый, синий .

Если сущ-ют рецепторы, чувствительные к каждому отдельному цвету, тогда их было бы по крайней мере 200 различных типов. Однако это невозможно, мы видим также хорошо в окрашенном свете, как и в белом. Число дейст-их рецепторов не может очень сильно сокращаться при монохроматическом свете, след-но, не может сущ. более чем несколько типов цветочувствительных рецепторов.

Два звука нельзя смешать так, чтобы получить отличный от них третий звук, но два цвета дают третий, в котором эти составные части уже не видны. Составные звуки слышны как аккорд и м/б выделены порознь, во всяком случае музыкантом, чего нельзя сделать в отношении света.

Зеленый цвет – желтый и синий, минут те цвета, которые поглощаются пигментом глаз.

Желтый- комбинация цветов красный + зеленый, по Юнгу, не сущ-ют специального типа рецепторов, чувствительных к желтым световым лучам, а имеется 2 типа рецепторов, чувст-ых соответственно к красным и зеленым лучам, совместная работа которых дает ощущение желтого.

Теория Юнга – Гельмгольца сущ 3 типа цветочувстительных рецепторов (колбочек), кот отвечают соответственно на красный, зеленый и синий (или фиолетовый) цвета, а ощущения всех остальных цветов спектра возникают при смешивании сигналов этих трех рецепторных систем… На концах спектрах мы видим – при изменении длины световой волны – изменения в яркости, но не в цвете.

Лэнд: повторил опыты Юнга. Невозможно получит любой цвет, который доступен нашему восприятию (коричневый, цвета металлов – серебро, золото). След-но, сущ. Нечто сверх трех цветов. Для глаза белый цвет – это не специальное смешение цветов, а общее осветление.

Распространенное нарушение цветового зрения – неумение различать красное и зеленое. Работы Юнга применимы к большинству людей, но не к искл. случаям. Цветовая аномалия рассматривается как уменьшение чувствительности одной или более цветовых систем сетчатки вследствие частичной утраты фотопигмента.

Изучение дифференциального порога занимает заметное место в истории измерения ощущений (психофизики). В 1834 г. Эрнст Вебер, немецкий психолог, изучал способность наблюдателей выполнять задания, связанные с необходимостью различать сигналы. Он определил, что количественные изменения сигнала - увеличение или уменьшение его интенсивности, необходимое для того, чтобы второй сигнал был воспринят как отличный от первого, - пропорциональны абсолютной величине сигнала. Иными словами, он заметил, что определение разницы между интенсивностями двух сигналов - вопрос скорее относительного восприятия, нежели абсолютного. Так, Вебер нашел, что добавление одной свечи к шестидесяти горящим свечам приводит к обнаруживаемому увеличению яркости, а добавление одной свечи к ста двадцати горящим свечам - нет. Для достижения ЕРР при ста двадцати свечах нужны как минимум две свечи. Продолжив разбирать этот пример, мы найдем, что для заметного увеличения освещенности при трехстах горящих свечах понадобятся пять или больше свечей, если горят шестьсот свечей - десять и т. д.

Следовательно, вывод, к которому Вебер пришел более ста пятидесяти лет тому назад, заключается в следующем: чтобы два сигнала - независимо от их абсолютной величины или интенсивности - можно было отличить друг от друга, разница между ними должна быть пропорциональна их абсолютной величине. Интуиция подсказывает, что этот общий принцип относительности сенсорного опыта - зависимость обнаружения разницы между сигналами от их абсолютной величины, действительно имеет смысл. Так, хотя две капли воды будут без труда обнаружены, если их добавят к содержимому маленькой пробирки, те же самые две капли, скорее всего, не вызовут никакого сенсорного эффекта, если их добавят к галлону воды. Точно так же мы легко обнаружим разницу между одним фунтом и двумя, но разницу между пятьюдесятью одним фунтом и пятьюдесятью двумя фунтами уловим с трудом, хотя разница между этими парами весов одна и та же - один фунт. Мы рассказали о фундаментальном принципе относительной сенситивности чувствительности), известном как закон, или отношение, Вебера, который(ое) выражается следующей формулой:

гдe I - интенсивность сигнала, соответствующая порогу чувствительности, ΔI - величина дифференциального порога, или инкремент интенсивности, который, будучи добавлен к интенсивности сигнала I, вызывает ЕРР (т. е. инкремент изменения чувствительности), и k - константа, зависящая от того, чувствительность такой сенсорной системы определяется.

Это уравнение свидетельствует о том, что отношение (k) минимально обнаруживаемого инкремента интенсивности (А/) (в бесконечном ряду разных значений интенсивности) к интенсивности исходного сигнала (I) постоянно. Следовательно, закон Вебера отражает соотношение, в соответствии с которым должна измениться интенсивность стимула, чтобы это изменение можно было обнаружить чтобы оно вызвало ЕРР), a k - константа для сигналов определенного рода, таких как яркость, громкость и вес. В примере с яркостью свечей значение дельта I для 60, 20, 300 и 600 зажженных свечей будет равно 1, 2, 5 и 10, и отношения Вебера будут соответственно равны 1/60, 2/120, 5/300 и 10/600, т. е. все они равны между собой и равны 1/60. Следовательно, в общем виде, определение значения k - это определение соотношения интенсивности сигналов, вызывающего ЕРР.

В табл. 2.8 представлены типичные отношения Вебера для разных сенсорных систем.

Таблица 2.8 Типичные отношения Вебера для разных сенсорных систем

Примечание : для упрощения отношения Вебера выражаются десятичными дробями. Например, «тяжесть», 0,020, выраженная в виде отношения, равна 1/50 (или 2 %). Чем меньше отношение Вебера, тем меньше изменение интенсивности сигнала, воспринимаемое как ЕРР. Источник: Teghtsoonian (1971).

Обратите внимание на то, что отношение Вебера изменяется в широких пределах: для соленого вкуса оно высоко и равно 0,083 (8,3 %), а для электрического тока - всего лишь 0,013 (1,3 %). В случае ощущения веса отношение Вебера равно 0,02, или 2/100, а это значит, что для получения ЕРР необходимо увеличить исходный вес на 2 %. Следовательно, чтобы разница стала ощутимой, к стограммовому весу нужно добавить 2 г, к двухсотграммовому - 4 г, а к килограммовому - 20 г.

Величина отношения Вебера характеризует общую чувствительность данной сенсорной системы к сигналам разной интенсивности. Вспомните, что чем меньше отношение, тем меньше едва различимая разница между сигналами, следовательно, тем больше чувствительность к разнице в интенсивности сигналов. Данные, представленные в табл. 2.8, свидетельствуют о том, что люди менее чувствительны к разнице во вкусовых ощущениях и в освещенности (изменение - 8,3 % и 7,9 %) и наиболее чувствительны к разнице электрических разрядах и тяжести (изменение 1,3 % и 2 % соответственно).

Насколько точным показателем является отношение Вебера? Вообще оно достаточно валидно для сигналов, интенсивность которых варьирует в широких пределах, включая большинство из тех сигналов, с которыми мы сталкиваемся в повседневности, однако для очень слабых и очень интенсивных сигналов оно уже значительно менее валидно, и последнее утверждение справедливо для всех сенсорных систем. Мы полагаем, что в широком интервале средних значений интенсивности отношение Вебера является полезным критерием способности различать два сигнала. Однако оно имеет не только чисто прикладное значение; закон Вебера сыграл важную роль в измерении ощущений и является одним из самых широких эмпирических обобщений в истории экспериментальной психологии. Более того, он явился основой для количественной оценки связи между физическим раздражителем и сенсорным опытом (ощущением), и в первую очередь - для анализа, выполненного Г. Т. Фехнером.

Закон Фехнера

В 1860 г. Густав Теодор Фехнер опубликовал свой труд «Элементы психофизики» (G. N. Fechner, The Elements of Psychophysics) - работу, которой было суждено оказать огромное влияние на количественную оценку ощущений и восприятия. Основная мысль Фехнера заключалась в том, что между ментальным опытом - ощущением - и физическим раздражителем существует количественная связь. Он пытался вывести формулу, связывающую эти две величины, разработав численную шкалу ощущений, характеризующую данную сенсорную систему. Работа Фехнера завершилась созданием важного уравнения, отражающего зависимость интенсивности ощущения от величины физического сигнала. Он предположил, что дифференциальный порог (ΔI), вызывающий ЕРР, может быть использован в качестве стандартной единицы измерения для величины субъективного ощущения. (Вспомните, что дифференциальный порог характеризует дифференциальное изменение интенсивности раздражителя, соответствующее ЕРР.) Фехнер попытался создать шкалу, связывающую субъективный опыт - ощущения - (в единицах ЕРР) с изменениями интенсивности сигнала (в единицах ΔI). Он начал с предположения, что для данной сенсорной системы все ЕРР являются субъективно равными единицами ощущения. Это значит, что субъективные впечатления о разнице между двумя сигналами, отделенными друг от друга одной ЕРР, одинаковы для двух сигналов любой интенсивности. Следовательно, если взять два сигнала, расположенных на участке низкой интенсивности шкалы интенсивности и отделенных друг от друга одной ЕРР, ощущение разницы между ними будет точно таким же, как ощущение от разницы между двумя сигналами, расположенными на той же шкале на участке высокой интенсивности и тоже разделенными одной ЕРР. Иными словами, в соответствии с представлениями Фехнера каждая ЕРР независимо от места расположения на шкале интенсивности равна любой другой ЕРР.

Вспомните, что в соответствии с отношением Вебера данная ЕРР увеличивается пропорционально увеличению интенсивности сигнала (т. е. поскольку ΔI/I - константа, по мере увеличения I соответственно должна увеличиваться и ΔI). Это значит, что если базовая интенсивность низка, дифференциал, необходимый для того, чтобы возникла ЕРР, соответствует ей и тоже мал. Напротив, если начальная интенсивность высока, дифференциал, необходимый для возникновения ЕРР, относительно велик. Иными словами, в начале шкалы интенсивности два сигнала, разделенные одной ЕРР, будут располагаться рядом и их интенсивности будут различаться мало, в конце шкалы два сигнала, разделенные одной ЕРР, будут весьма существенно отличаться друг от друга по интенсивности. Эта взаимосвязь между ощущением и стимуляцией графически представлена на рис. 2.9.

Рис. 2.9. Связь между ощущением и стимуляцией, как ее трактует закон Фехнера Обратите внимание на то, что по мере увеличения интенсивности сигнала для того, чтобы разницы между единицами измерения ощущений (S) оставались равными, требуется все более значительная разница между единицами измерения интенсивности (I). Иными словами, в то время как ощущение увеличивается равномерно (в арифметической прогрессии), соответствующее увеличение интенсивности сигнала происходит физически неравномерно, но пропорционально (в геометрической прогрессии). Связь между величинами, одна из которых изменяется в арифметической прогрессии, а вторая - в геометрической, выражается логарифмической функцией. Следовательно, S = k logI . (

Закон Вебера-Фехнера - эмпирический психофизиологический закон, заключающийся в том, что интенсивность ощущения пропорциональна логарифму интенсивности стимула. ОСНОВНОЙ ПСИХОФИЗИЧЕСКИЙ ЗАКОН - функция зависимости величины ощущения от величины раздражителя. Например, если добавить одну лампочку к люстре из двух лампочек, то кажущийся прирост в яркости будет значительным. На вопрос, какое существует отношение между ощущением и раздражением, отвечает так называемый психофизический закон Вебера-Фехнера.

В целом же зависимость носит характер общей степенной функции с различными показателями степени для каждого рода условий (Закон Стивенса). И наоборот, если прирост яркости постоянен, нам будет казаться, что он уменьшается. То что мы сказали о зрительных ощущениях, вполне справедливо и относительно слуховых ощущений.

Если мы принесем еще одну свечу, то световое раздражение увеличится; вместе с этим увеличится и сила или интенсивность светового ощущения. Опять кладем на руку испытуемого тяжесть в один фунт и для сравнения кладем тяжесть в один фунт и четыре золотника и предлагаем тот же вопрос. Например, к одному грамму нужно прибавить одну треть грамма, чтобы субъект почувствовал разницу в ощущении, для тридцати граммов -десять граммов и т.д.

Если мы можем измерить силу раздражений, то на основании только-что приведенной формулы Фехнера можно определить и силу соответствующих ощущений. Мы видели, что, когда ощущения возрастают на одинаковую величину, то раздражения возрастают таким образом, что приращение их сохраняет всегда одинаковое отношение к данной величине раздражения.

Следовательно, у нас получается ряд ощущений, растущий в геометрической прогрессии в то время, как раздражение растет в геометрической. Закон Стивенса - вариант О. п. з. (С. Стивене, 1957) - степенная зависимость величины ощущения от величины стимула.

Степенной закон Стивенса получил широкое распространение по той же причине, что и логарифмический закон Фехнера: он хорошо описывает многие эмпирические данные. Закон Фехнера - вариант О. п. з. (Г. Фехнер, 1860) - логарифмическая зависимость величины ощущения от величины стимула, выраженной в единицах порога. Он выведен автором теоретически на основе ряда априорных постулатов (за недоказанность которых не раз подвергнут критике) и закона Вебера.

Син. психофизический закон, психофизическая функция (не следует путать с психометрической кривой, или функцией). Зависимость была выведена немецким психологом и физиологом Г. Т. Фехнером на основе закона Бугера — Вебера и дополнительного предположения о субъективном равенстве едва заметных различий ощущений. С помощью математики Фехнер теоретически обосновал тот известный факт, что ощущение изменяется гораздо медленнее, чем растет сила раздражения.

В настоящее время предложены многочисленные варианты последнего, но существенных преимуществ по сравнению с З. Ф. у них нет. См. Закон Стивенса, Психофизика. Эта формула измерения ощущений была выведена на основе исследований Вебера, где было показано постоянство относительной величины приращения раздражителя, вызывающего ощущение едва заметного различия.

Во-вторых, в результате точных исследований был найден закон, лежащий в основе соотношения между ин-тенсивностями раздражения и ощущения. Для понимания этого закона особенно важным является понятие так называемого порога, установленное в процессе психофизических исследований. Уровень раздражения, дающий такое едва заметное ощущение, называется нижним порогом ощущения.

Можно сказать и так: отношение минимального приращения силы раздражителя, впервые вызывающего новые ощущения, к исходной величине раздражителя есть величина постоянная.

В это смысле ощущение цвета не копия объективно, вне нас существующего цвета, как это думает наивный реалист. Ощущение цвета и света происходит не только благодаря волнообразным колебаниям, но благодаря и другим причинам.

Твердость», «шероховатость», «вкус», «запах» так же находятся в зависимости от возбуждения соответствующих органов чувств, как и от известных объективных причин. У них ощущение цвета есть, а концевых аппаратов сетчатки нет. Следовательно, ощущение цвета у них находится в зависимости от каких-то центральных аппаратов. Из этого можно сделать вывод, что различие между функциями органов чувств обуславливается как различиями концевых аппаратов, так и центральных.

Если мы в темную комнату внесем свечу, то получи ощущение света определенной силы или интенсивности. Относительно силы раздражения мы можем сказать, что она во втором случае в два раза больше, чем в первом. Следовательно, тройное раздражение не вызывает ощущения тройной силы, а меньше. Но если ощущение не растет пропорционально раздражению, то как же оно растет? После этого мы смотрим,какова была эта добавочная тяжесть, которая произвела едва заметное ощущение разности тяжестей.

Психофизический закон Вебера-Фехнера. Наивный реализм.

Затем мы кладем ему на руку гирю в два фунта и проделываем то же самое, т.е. определяем, какая нужна добавочная тяжесть, чтобы субъект заметил различие между прежним ощущением и теперешним. После этого мы делаем то же самое с третье, четвертой тяжестью, пока не определим для достаточного числа тяжестей величину той добавочной тяжести, которая созидает едва заметное ощущение различия.

То есть, количество лампочек должно увеличиваться в разы, чтобы нам казалось, что прирост яркости постоянен. ЗАКОН ВЕБЕРА-ФЕХНЕРА — логарифмическая зависимость силы ощущения Е от физической интенсивности раздражителя Р: Е = к log P + с, где k и с — некие постоянные, определяемые данной сенсорной системой. Закону Вебера — Фехнера обычно противопоставляется закон Стивенса, .согласно коему эта зависимость носит степенной, а не логарифмический характер.

В 1760 г. французский ученый, создатель фотометрии П.Бугер исследовал свою способность различать тень, отбрасываемую свечой, если экран, на который падает тень, одновременно освещается другой свечой. Его измерения доволь-

но точно установили, что отношение л К/К (где л К - минимальный воспринимаемый прирост освещения, К - исходное освещение) - величина сравнительно постоянная.

В 1834 г. немецкий психофизик Э.Вебер повторил и подтвердил опыты П.Бугера. Э.Вебер, изучая различение веса, показал, что минимально воспринимаемая разница в весе представляет собой постоянную величину, равную приблизительно 1/30. Груз в 31 г различается от груза в 30, груз в 62 г от груза в 60 г; 124 г от 120 г.

В историю исследования по психофизике ощущений это соотношение вошло под названием закона Бугера-Вебера: дифференциальный порог ощущений для разных органов чувств различен, но для одного и того же анализатора он представляет собой постоянную величину, т.о. л R/R = const.

Это отношение показывает, какую часть первоначальной величины стимула необходимо прибавить к этому стимулу, чтобы получить едва заметное изменение ощущения.

Дальнейшие исследования показали, что закон В ебера действителен лишь для раздражителей средней величины: при приближении к абсолютным порогам величина прибавки перестает быть постоянной. Закон Вебера применим не только к едва заметным, но и ко всяким различиям ощущений. Различие между парами ощущений кажутся нам равными, если равны геометрические соотношения соответствующих раздражителей. Так, увеличение силы освещения от 25 до 50 свечей дает субъективно такой же эффект, как увеличение от 50 до 100.

Исходя из закона Бугера-Вебера, Фехнер сделал допущение, что едва заметные различия (е.з.р.) в ощущениях можно рассматривать как равные, поскольку все они - величины бесконечно малые. Если приращение ощущения, соответствующее едва заметной разнице между стимулами, обозначить как л Е, то постулат Фехнера можно записать как л Е = const.

Фехнер принял е.з.р. (лЕ) как единицу меры, при помощи которой можно численно выразить интенсивность ощущений как сумму (или интеграл) едва заметных (бесконечно малых) увеличений, считая от порога абсолютной чувствительности. В результате он получил два ряда переменных величин - величины раздражителей и соответствующие им величины ощущений. Ощущения растут в арифметической прогрессии, когда раздражители растут в геометрической прогрессии.

Как это понимать? Берем, например, такие раздражители, как 10 свечей, увеличиваем их количество: 10 - 100 - 1000 -10000 и т.д. Это геометрическая прогрессия. Когда было 10 свечей, у нас имелось соответствующее ощущение. При увеличении раздражителей до 100 свечей ощущение увеличилось вдвое; появление 1000 свечей вызвало увеличение ощущения в три раза и т.д. Увеличение ощущений идет в арифметической прогрессии, т.е. намного медленнее увеличения самих раздражителей. Отношение этих двух переменных величин можно выразить в логарифмической формуле: Е = К lg R + С, где Е - сила ощущения, R - величина действующего раздражителя, К - коэффициент пропорциональности, С - константа, различная для ощущений разных модальностей.

Эта формула получила название основного психофизического закона, который по сути дела представляет собой закон Вебера-Фехнера. Согласно этому закону, изменение силы ощущения пропорционально десятичному логарифму изменения силы воздействующего раздражителя (рис.8).

Рис. 8. Логарифмическая кривая зависимости величины ощущения от силы раздражителя, иллюстрирующая закон Вебера-Фехнера

Ряд явлений, вскрытых исследованиями чувствительности, не укладывается в рамки закона Вебера-Фехнера. Например, ощущения в области протопатической чувствительности не обнаруживают постепенного нарастания по мере усиления раздражения, а по достижении известного порога сразу же появляются в максимальной степени. Они приближаются по своему характеру к типу реакций «все или ничего».

Спустя примерно полстолетия после открытия основного психофизического закона он вновь привлек к себе внимание и, на основе новых экспериментальных данных, породил дискуссию об истинном, точно выраженном математической формулой характере связи между силой ощущения и величиной раздражителя. Американский ученый С.Стивенс рассуждал следующим образом: что происходит при удвоении освещенности пятна света и, с другой стороны, силы тока (частота 60 гц), пропускаемого через палец? Удвоение освещенности пятна на темном фоне удивительно мало влияет на его видимую яркость. По оценке типичного наблюдателя кажущееся увеличение составляет всего лишь 25%. При удвоении же силы тока ощущение удара увеличивается в десять раз. С.Стивенс отвергает постулат Фехнера (лЕ = const.) и заявляет, что константной является другая величина, а именно отношение л Е/Е. Распространяя закон Бугера-Вебера на сенсорные величины (лЕ/Е = const), С.Стивенс через ряд математических преобразований получает степенную зависимость между ощущением и стимуляцией: Е= кРД где к - константа, определяемая избранной единицей измерения, Е - сила ощущения, R - значение воздействующего раздражителя, п- показатель, зависящий от модальности ощущения. Показатель п принимает значение 0,33 для яркости и 3,5 для электрическо-г2о удара. Эта закономерность получила название закона Стивенса.

По мнению С.Стивенса, степенная функция имеет то преимущество, что при использовании логарифмического масштаба на обеих осях, она выражается прямой линией, наклон которой соответствует значению показателя (п). Это видно на рис. 9: медленное увеличение яркостного контраста и быстрое усиление ощущения удара электрическим током.

J 235 Ю 203050 100 200500500"1000

Рис. 9. Степенная кривая зависимости величины ощущения от силы раздражителя, иллюстрирующая закон Стивенса. 1.Электрический удар. 2. Яркость.

Сто с лишним лет не прекращаются споры между сторонниками логарифмической зависимости силы ощущения от величины стимула (закон Фехнера) и степенной (закон Сти-венса). Если пренебречь чисто психофизическими тонкостями этого спора, то оба закона по своему психологическому смыслу окажутся весьма близкими: тот и другой утверждают, во-первых, что ощущения меняются непропорционально силе физических стимулов, действующих на органы чувств, и, во-вторых, что сила ощущения растет гораздо медленнее, чем величина физических стимулов.

Вопросы для самопроверки

1. Докажите несостоятельность на сегодняшний день методологической основы исследований Фехнера.

2.В чем состоит различие между психофизикой-I и психофизикой-П, классической и современной психофизикой?

3.Какие методы измерения психических процессов (ощущений) получили почетное наименование классических?

4.Что такое порог исчезновения ощущения и порог появления ощущения?

З.Приведите примеры влияния на человека допороговых сигналов.

6.В чем состоит сущность центральной проблемы психофизики-1?

У.Как зависит величина ощущения от силы раздражителя (по Фехнеру и по Стивенсу)?

ЗАКОН ВЕБЕРА‑ФЕХНЕРА - логарифмическая зависимость силы ощущения Е от физической интенсивности раздражителя Р: Е = к log P + с, где k и с - некие постоянные, определяемые данной сенсорной системой. Зависимость была выведена немецким психологом и физиологом Г. Т. Фехнером на основе закона Бугера - Вебера и дополнительного предположения о субъективном равенстве едва заметных различий ощущений. Эмпирические исследования подтверждают эту зависимость лишь для средней части диапазона воспринимаемых значений раздражителя. Закону Вебера - Фехнера обычно противопоставляется закон Стивенса, .согласно коему эта зависимость носит степенной, а не логарифмический характер.

(Головин С.Ю. Словарь практического психолога - Минск, 1998 г.)

ЗАКОН ВЕБЕРА (или закон Бугера-Вебера; англ. Weber ‘ s law ) - один из законов классической психофизики , утверждающий постоянство относительного дифференциального порога (во всем сенсорном диапазоне варьируемого свойства стимула).

В 1729 г. фр. физик, «отец» фотометрии, Пьер Бугер (1698-1758), исследуя способность человека различать величины физической яркости (или освещенности предмета), установил, что дифференциальный порог для яркости - минимальный прирост яркости (ΔI ), необходимый для того, чтобы вызвать едва заметное различие (е. з. р.) в ощущении яркости, - примерно пропорционален уровню фоновой (сравниваемой) яркости (I ), в силу чего отношение (ΔI / I ) - величина постоянная.

Через 100 лет (1831), независимо от Бугера, нем. физиолог и психофизик Эрнст Вебер (1795-1878) в экспериментах на различение весов, длин линий и высоты звукового тона также обнаружил постоянство отношения дифференциального порога к фоновой (сравниваемой) величине стимула, т. е. (ΔI / I ) = const. Вебер обобщил эти данные в виде общего эмпирического закона, получившего название З. В. Отношение ΔI / I называется относительным дифференциальным порогом (или, короче, относительным порогом), а также дробью Вебера (или константой Вебера). Для различения звуков по высоте (частоте звукового тона) дробь Вебера является рекордно малой - 0,003, для различения яркости она примерно равна 0,02-0,08, для сравнения объектов по весу - 0,02, для длин линий - 0,03. (Подчеркнем, что эти значения сильно меняются в зависимости от др. свойств стимулов: напр., дробь Вебера для яркости зависит от цвета, длительности, площади, положения, конфигурации стимулов.)

Многочисленные исследования показали, что З. В. справедлив только для средней части сенсорного диапазона, где дифференциальная чувствительность максимальна. За пределами этой зоны относительный порог возрастает, причем очень значительно. В связи с этим одни исследователи принимают З. В., но считают его «сильной» идеализацией; др. занимаются поисками новых формул. Следует отметить, что в рамках классической психофизики З. В. имеет большое теоретическое значение, поскольку основатель психофизики Г . Фехнер опирался на него при выводе основного психофизического закона . См. Закон Фехнера . (Б. М.)

(Зинченко В.П., Мещеряков Б.Г. Большой психологический словарь - 3-е изд., 2002 г.)