Психофизика. Закон Фехнера, закон Стивенса. (по Гусеву «Ощущение и восприятие»)

Об основном психофизическом законе

Основная задача, которую ставили перед собой психофизики, —это определить, как соотносятся физические параметры стимуляции и соответствующие им субъективные оценки ощущений. Зная эту связь, выраженную функцией типа R = f(S), где S — значение физического параметра стимула, а R — значение субъективной реакции, предсказать величину ощущения есть дело простого расчета. Психофизическая функция — R = f (S) устанавливает связь между числовыми значениями двух типов, с одной стороны — это шкала физического измерения стимула, с другой — значения субъективной реакции на этот стимул. В психофизике существуют два различных подхода к измерению интенсивности ощущений путем построения психофизической функции — косвенный и прямой.

Идея косвенного измерения ощущений идет от Г.Фехнера,полагавшего, что измерить ощущение прямо или непосредственно невозможно. Идея возможности прямого измерения величины ощущения была реализована спустя 100 лет в работах С.Стивенса.

Попытки этих ученых выразить психофизическую зависимость строго количественно привели к формулировке двух вариантов основного психофизического закона — двух фундаментальных уравнений, связывающих интенсивность стимула с величиной ощущения.

Позиция Г.Фехнера проста и логична: мы не можем измерить величину ощущения прямо, поэтому будем это делать косвенно, оценивая ее в единицах интенсивности стимула. Для построения психофизической функции вводится нулевая точка на оси ощущений — абсолютный порог. В качестве единицы измерения ощущений вводится ЕЗР — величина стимула, соответствующая ощущению едва заметного различия, которое можно оценить в ходе опыта, измеряя разностные пороги. Таким образом, если нам нужно измерить субъективное расстояние между двумя ощущениями R1 и R2, вызванные стимулами S1 и S2, то мы измеряем его на сенсорной оси в количестве ступеней ЕЗР.

Позиция С.Стивенса так же ясна и не менее логична: мы можем попросить человека прямо оценить величину своего ощущения, используя числа, и его числовые оценки будут достаточно надежно отражать величину ощущения.

Г.Фехнер и С.Стивенс проводили опыты по построению психофизических функций, первый просил испытуемых поднимать грузы и оценивать пороги различения их веса, второй — предлагал прямо оценивать величину громкости тональных сигналов. Результаты вывода основного психофизического закона оказались различными: Г.Фехнер сформулировал логарифмический закон, С.Стивенс — степенной:

• Г.Фехнер: R = k·logS, т.е. сила ощущения изменяется пропорционально логарифму интенсивности стимула

• С.Стивенс: R = k·Sb, т.е. сила ощущения — это степенная функция от изменения интенсивности стимула.

На рис. 36 отчетливо видно, что интенсивность ощущения яркости при предъявлении в темноте маленького пятна света изменяется значительно медленнее, чем интенсивность ощущения от удара электрическим током. Подобный вид психофизических функций вполне соответствует нашему личному опыту.

Каждому читателю, мало-мальски знакомому с видом логарифмической или степенной функции, должно быть очевидно, что и та и другая функция может быть выражена на графике в виде прямой, для этого в первом случае нужно построить график, прологарифмировав значения по оси абсцисс, а во втором — по обеим осям.

При выводе формулы логарифмического и степенного законов у обоих великих ученых много общего, но есть и принципиальные различия.

Таким образом, между Г.Фехнером и С.Стивенсом существует лишь одно принципиальное различие: каким образом вводится единица измерения на сенсорной оси. Первый постулировал равенство ЕЗР, полагая, что величины наших ощущений пороговых различий стимулов неизменны несмотря на изменение интенсивности ощущений, и фактически признавал существование субъективного аналога закона Бугера—Вебера. Второй принципиально отвергал такую возможность, вводя предположение о равенстве относительных ЕЗР, полагая, что величина ЕЗР не может быть постоянной, а увеличивается с ростом интенсивности самого ощущения. Понятно, что проверить справедливость принятых постулатов чрезвычайно трудно. Более того, результаты экспериментов показывают, что в виду значительного сходства для ряда сенсорных модальностей, получаемых в опыте психофизических функций, даже с помощью современных статистических методов достаточно сложно оценить, какой математической функцией (логарифмической и степенной) в наилучшей степени апроксимируются полученные данные.

Современные исследования показали, что справедливость закона Бугера—Вебера имеет ограниченный характер: отношение ∆S/S не является постоянным на всем диапазоне изменения ин-

тенсивности стимула. Оно уменьшается при малых интенсивностях стимула, увеличивается при высоких и неизменно лишь в среднем диапазоне интенсивностей1. Многие психофизики предлагали свои варианты психофизических законов, отличающихся от фехнеровского и стивенсовского. Разработаны законы, выражаемые другими математическими функциями — экспоненциальной, тангенциальной или арктангенциальной, однако они не претендуют на универсальность и имеют достаточно узкие области применения. Также предложены варианты обобщенного психофизического закона, описывающие и логарифмическую, и степенную функции (П.Экман, Дж.Бэрд), а также эти и любые математические функции, промежуточные между ними