Психологический смысл психофизических законов

Основной психофизический закон . Исходя из закона Вебера, Фехнер сделал допущение, что едва заметные раз­ницы в ощущениях можно рассматривать как равные, поскольку все они — ве­личины бесконечно малые, и принять их 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.

Основной психофизический закон. Исходя из закона Вебера, Фехнер сделал допущение, что едва заметные раз­ницы в ощущениях можно рассматривать как равные, поскольку все они — ве­личины бесконечно малые, и принять их 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. Отношение этих двух переменных величин можно вы­разить в логарифмической формуле:

Е = KlogJ + С,

где К и С суть некоторые константы. Эта формула, определяющая зависимость интенсивности ощущений (в единицах едва заметных перемен) от интенсивности соответственности раздражителей, и представляет собой так называемый психофизический закон Вебера-Фехнера.

Порогу чувствительности соответствует точка в сенсорном пространстве. В этой точке отражается значение стимула, при котором сенсорная система переходит из одного состояния в другое. В случае абсолютного порога она переходит от отсутствия ощущения к появлению едва заметного ощущения, В случае разностного порога - от отсутствия ощущения разницы к появлению ощущения различия. Таким образом, пороговые измерения - измерения точечные. Их результаты могут очертить границы (диапазон изменений величины стимулов), в которых действует сенсорная система, но они ничего не говорят о ее структуре. Следующим шагом в решении психофизической проблемы было построение функциональных зависимостей между психофизическими коррелятами, другими словами, построение психофизических шкал. Раздел психофизики, который занимается задачами построения психофизических шкал (психофизическим шкалированием), получил название психофизика-2. Решение этих задач нашло отражение в формулировке психофизических законов.

Три самых известных психофизических закона представляют собой теоретические модели структуры сенсорного пространства. В основе этих моделей лежит эмпирический закон Бугера - Вебера. На границе XVIII - XIX вв. французский физик Бугер открыл некий эффект для зрительной модальности, а немецкий физиолог Вебер проверил его дей­ствие для других модальностей. Этот эффект заключается в том, что отношение величины едва заметного увеличения стимула к исходному его значению остается постоянным в весьма широком диапазоне значе­ний величины стимула, т.е.

R/R=k

Это соотношение получило название закона Бугера - Вебера.

Закон Фехнера.Решая свою задачу о взаимоотношении субъектив­ного и объективного, Фехнер рассуждал примерно следующим образом. Предположим, что наше сенсорное пространство состоит из очень ма­леньких дискретных элементов е - едва заметных различений. Эти эле­менты равны между собой, т.е. постоянны:

e=k,

где k - константа.

С учетом коэффициента пропорциональности две константы можно приравнять друг другу. Таким образом, постоянное отношение закона Бугера - Вебера можно приравнять константе, связанной с едва замет­ным различением:

R/R=Ke,

где К - коэффициент пропорциональности.

Далее Фехнер сделал шаг, за который его до сих пор ругают матема­тики (Фехнер сам был прекрасным математиком, следовательно, созна­тельно пошел на это "преступление"). От этого уравнения, связывающе­го малые величины е и R, он перешел к дифференциальному уравне­нию

dR/R=K×dE

где dE - дифференциал, соответствующий очень маленькой величине е. Решением этого уравнения будет соотношение

E=C1 ×LnR+C2

где C1 и C2 - константы интегрирования.

Определим C2 . Ощущение начинается с какого-то значения стимула, соответствующего пороговому (R1 ). При R=R1 ощущение отсутствует и появляется только при малейшем превышении R над R1 , т.е. в этом случае Е=0. Подставим в полученное решение:

О = C1 xInR1 +C2 ,

отсюда C2 = - C1 xInR1 , следовательно,

Е = C1 x InR- C1 x In R1 = C1 x ln(R/ R1 ).

Соотношение E = C1 xln(R/ R1 ) называется законом Фехнера илииногда законом Вебера — Фехнера. Отметим, что закон Фехнера актив­но использует понятие порога. R1 - это, очевидно, абсолютный порог; е-элементарные ощущения, аналог порога различения.

Закон Стивенса.Американский психофизик Стивенс предложил свое решение задачи. Исходным пунктом для него был также закон Бугера - Вебера. Но модель сенсорного пространства он представлял себе иначе. Стивенс предположил, что в сенсорном пространстве действует отношение, аналогичное закону Бугера - Вебера в пространстве стиму­лов:

E/E=k

т.е. оглашение едва заметного приращения ощущения к его исходной величине является постоянной величиной. Опять же с точностью до ко­эффициента пропорциональности мы можем приравнять две постоянные величины:

E/E=KR/R

Так как Стивенс не постулировал дискретность сенсорного про­странства, он вполне корректно мог перейти к дифференциальному уравнению

dE/E=dR/R

решение этого уравнения Е = kxRn получило название закона Стивен­са. Показатель степени n для каждой модальности имеет свое значение, но, как правило, меньше единицы.

Американские ученые Р. и Б. Тетсунян предложили объяснение смысла показателя степени n. Составим систему уравнений для двух крайних случаев - минимального и максимального ощущения:

Emin =k xRn min xEmax =K x Rn max

Прологарифмируем обе части уравнения и получим:

LnEmin =n x LnRmin +Lnk

LnEmax =nxLnRmax +Lnk

Решив систему уравнений относительно n, получаем

n=(LnEmax -LnEmin )/Ln(Rmax -Rmin ),

или

n=Ln(Emax /Emin )/Ln(Rmax /Rmin )

Таким образом, по мнению Тетсунян, значение n для каждой мо­дальности определяет соотношение между диапазоном ощущений и диа­пазоном воспринимаемых стимулов.

Сто с лишним лет не прекращаются споры между сторонниками ло­гарифмической зависимости силы ощущения от величины стимула (закон Фехнера) и степенной (закон Стивенса). Результаты эксперимен­тов с одними модальностями лучше аппроксимируются логарифмом, с другими - степенной функцией.

Рассмотрим один из подходов, примиряющих эти две крайности.

Обобщенный психофизический закон.Ю.М.Забродин предложил свое объяснение психофизического соотношения. Мир стимулов пред­ставляет опять закон Бугера - Вебера, а структуру сенсорного про­странства Забродин предложил в следующем виде:

E/Ez

т.е. добавил константу. Отсюда обобщенный психофизический закон записывается:

dEz /E=dR/R

Очевидно, при z = 0 формула обобщенного закона переходит в лога­рифмический закон Фехнера, а при z = 1 - в степенной закон Стивенса. Величина этой константы определяет степень осведомленности испы­туемого о целях, задачах и ходе проведения эксперимента. В экспери­ментах Фехнера принимали участие "наивные" испытуемые, которые попали в абсолютно незнакомую экспериментальную ситуацию и ниче­го, кроме инструкции, не знали о предстоящем эксперименте. Это тре­бование работы с "наивными" испытуемыми следует, во-первых, из постулирования Фехнером невозможности проведения человеком прямых количественных оценок величины ощущения, во-вторых, из его надеж­ды выделить в эксперименте работу сенсорной системы в "чистом" ви­де, исключив влияние других психических систем. Таким образом, в законе Фехнера z = 0, что означает полную неосведомленность испы­туемых.

Стивенc решал более прагматические задачи. Его скорее интересо­вало, как воспринимает сенсорный сигнал человек в реальной жизни, а не абстрактные проблемы работы сенсорной системы. Он доказывал возможность прямых оценок величины ощущений, точность которых увеличивается при надлежащей тренировке испытуемых. В его экспе­риментах принимали участие испытуемые, прошедшие предварительную подготовку, обученные действовать в ситуации психофизического экс­перимента. Поэтому в законе Стивенса z = 1, что показывает полную осведомленность испытуемого.

Обобщенный психофизический закон Забродина снимает противоре­чие между законами Стивенса и Фехнера, но для этого он вынужден выйти за рамки парадигм классической психофизики. Очевидно, что понятия "осведомленность", "неосведомленность" относятся к работе интегральных психических образований, включающих сенсорную сис­тему только как канал получения информации о внешнем мире.

Психофизические законы устанавливают связь между психофизиче­скими коррелятами. При этом ощущение измеряется в физических ве­личинах, Т.е. в значениях вызывающего это ощущение стимула. Напри­мер, значению высоты звука в один сон (субъективная величина) соот­ветствует частота звука в 1000 Гц при силе звука в 40 дБ (объективная величина). Психофизические законы показывают, как пространство стимулов (внешних раздражителей) преобразуется в сенсорное про­странство. При этом благодаря виду функции преобразования (психофи­зическому закону) происходит "сжатие" диапазона изменений значений стимулов.

Но в реальной жизни почти не встречаются в чистом виде пары пси­хофизических коррелятов. Даже сигналы одной модальности представ­ляют собой весьма сложную совокупность физических характеристик, результирующая величина которых не аддитивна относительно своих составляющих. Это хорошо видно на примере тембра звука, физиче­ским коррелятом которого служит совокупность гармоник, составляю­щих звуковой сигнал, причем эту характеристику невозможно измерить в простой физической шкале. Не имея физической шкалы, измерения психических величин теряют основу, «повисают в воздухе». Как быть в этом случае? Классическая психофизика, ограниченная рамками своих двух основных парадигм, не смогла ответить на этот вопрос.

ОТКРЫТЬ САМ ДОКУМЕНТ В НОВОМ ОКНЕ