Психологічний сенс психофізичних законів
Основний психофізичний закон. Виходячи із закону Вебера, Фехнер зробив припущення, що ледь помітні різниці у відчуттях можна розглядати як рівні, оскільки всі вони — величини нескінченно малі, і вжити їх як одиницю заходу, за допомогою якої можна чисельно висловити інтенсивність відчуттів як суму (або інтеграл) ледве помітних (нескінченно малих) збільшення, рахуючи від порога абсолютної чутливості. В результаті він отримав два ряди змінних величин - величини подразників та відповідні їм величини відчуттів.Відчуття зростають в арифметичній прогресії, коли подразники зростають у геометричній прогресії.
деКі С є деякі константи. Ця формула, що визначає залежність інтенсивності відчуттів (в одиницях ледь помітних змін) від інтенсивності відповідності подразників, і являє собою так званий психофізичний закон Вебера-Фехнера.
Порог чутливості відповідає крапка в сенсорному просторі. У цій точці відображається значення стимулу, при якому сенсорна система переходить із одного стану в інший. У разі абсолютного порогу вона переходить від відсутності відчуття до появи ледь помітного відчуття. Таким чином, порогові виміри – виміри точкові. Їхні результати можуть окреслити межі (діапазон змін величини стимулів), в яких діє сенсорна система, але вони нічого не говорять про її структуру. Наступним кроком у вирішенні психофізичної проблеми була побудова функціональних залежностей між психофізичними корелятами,іншими словами, побудова психофізичних шкал. Розділ психофізики, який займається завданнями побудови психофізичних шкал (психофізичним шкалюванням), отримав назвупсихофізика-2.Розв'язання цих завдань знайшло відображення у формулюванні психофізичних законів.
Три найвідоміші психофізичні закони являють собою теоретичні моделі структури сенсорного простору. В основі цих моделей лежить емпіричний закон Бугера – Вебера. На межі XVIII – XIX ст. французький фізик Бугер відкрив якийсь ефект для зорової модальності, а німецький фізіолог Вебер перевірив його дію інших модальностей. Цей ефект у тому, що відношення величини ледь помітного збільшення стимулу до початковому його значенню залишається постійним у широкому діапазоні значень величини стимулу, тобто.
Це співвідношення отримало назву закону Бугера – Вебера.
Закон Фехнера. Вирішуючи своє завдання про взаємини суб'єктивного і об'єктивного, Фехнер міркував приблизно в такий спосіб. Припустимо, наш сенсорний простір складається з дуже маленьких дискретних елементів е - ледь помітних розрізнень. Ці елементи рівні між собою, тобто. постійні:
де k – константа.
З урахуванням коефіцієнта пропорційності дві константи можна прирівняти один до одного. Таким чином, постійне ставлення закону Бугера - Вебера можна прирівняти до константи, пов'язаної з ледь помітним розрізненням:
де К – коефіцієнт пропорційності.
Далі Фехнер зробив крок, за який його досі лають математики (Фехнер сам був чудовим математиком, отже, свідомо пішов на цей "злочин"). Від цього рівняння, що зв'язує малі величини е
де dE - диференціал, що відповідає дуже маленькій величиніе. Рішенням цього рівняння буде співвідношення
де C1 та C2 - константи інтегрування.
Визначимо C2. Відчуття починається з якогось значення стимулу, що відповідає пороговому (R1). При R=R1 відчуття відсутня і виникає лише за найменшому перевищенні R над R1 , тобто. у цьому випадку Е=0. Підставимо в отримане рішення:
Співвідношення E = C1 xln(R/ R1 ) називається законом Фехнера або іноді законом Вебера - Фехнера. Зазначимо, закон Фехнера активно використовує поняття порога. R1 – це, очевидно, абсолютний поріг; е-елементарні відчуття, аналог порога розрізнення.
Закон Стівенса. Американський психофізик Стівенс запропонував своє рішення завдання. Вихідним пунктом йому був також закон Бугера - Вебера. Але модель сенсорного простору він уявляв собі інакше. Стівенс припустив, що в сенсорному просторі діє відношення, аналогічне закону Бугера – Вебера у просторі стимулів:
тобто. оголошення ледь помітного збільшення відчуття для її вихідної величини є постійної величиною. Знову ж таки з точністю до коефіцієнта пропорційності ми можемо прирівняти дві постійні величини:
Оскільки Стівенс не постулював дискретність сенсорного простору, він цілком коректно міг перейти до диференційного рівняння
розв'язання цього рівняння Е = kxR n отримало назву закону Стівенса. Показник ступеня n кожної модальності має значення, але, зазвичай, менше одиниці.
Американські вчені Р. та Б. Тетсунян запропонували пояснення сенсу показника ступеня n. Складемо систему рівнянь для двох крайніх випадків - мінімального та максимального відчуття:
Прологарифмуємо обидві частини рівняння та отримаємо:
Розв'язавши систему рівнянь щодо n, отримуємо
Таким чином, заНа думку Тетсунян, значення n для кожної модальності визначає співвідношення між діапазоном відчуттів і діапазоном стимулів, що сприймаються.
Сто з лишком років не припиняються суперечки між прихильниками логарифмічної залежності сили відчуття від величини стимулу (закон Фехнера) та статечної (закон Стівенса). Результати експериментів з одними модальностями краще апроксимуються логарифмом, з іншими - статечною функцією.
Розглянемо один із підходів, які примиряють ці дві крайності.
Узагальнений психофізичний закон.Ю.М.Забродин запропонував своє пояснення психофізичного співвідношення. Світ стимулів представляє знову закон Бугера - Вебера, а структуру сенсорного простору Забродін запропонував у такому вигляді:
тобто. додав константу. Звідси узагальнений психофізичний закон записується:
Очевидно, при z = 0 формула узагальненого закону перетворюється на логарифмічний закон Фехнера, а при z = 1 - у статечний закон Стівенса. Величина цієї константи визначає ступінь поінформованості випробуваного про цілі, завдання та хід проведення експерименту. В експериментах Фехнера брали участь "наївні" піддослідні, які потрапили в абсолютно незнайому експериментальну ситуацію і нічого, крім інструкції, не знали про майбутній експеримент. Ця вимога роботи з "наївними" випробуваними випливає, по-перше, з постулювання Фехнером неможливості проведення людиною прямих кількісних оцінок величини відчуття, по-друге, з його надії виділити в експерименті роботу сенсорної системи у "чистому" вигляді, виключивши вплив інших психічних систем . Отже, у законі Фехнера z = 0, що означає повну непоінформованість піддослідних.
Стівенc вирішував прагматичніші завдання. Його швидше цікавило, як сприймає сенсорний сигналлюдина у реальному житті, а не абстрактні проблеми роботи сенсорної системи. Він доводив можливість прямих оцінок величини відчуттів, точність яких збільшується за належного тренування піддослідних. У його експериментах брали участь випробувані, які пройшли попередню підготовку, навчені діяти у ситуації психофізичного експерименту. Тому в законі Стівенса z = 1, що показує повну обізнаність досліджуваного.
Узагальнений психофізичний закон Забродіна знімає протиріччя між законами Стівенса та Фехнера, але для цього він змушений вийти за межі парадигм класичної психофізики. Очевидно, що поняття "обізнаність", "необізнаність" відносяться до роботи інтегральних психічних утворень, що включають сенсорну систему лише як канал отримання інформації про світ.
Психофізичні закони встановлюють зв'язок між психофізичними корелятами. У цьому відчуття вимірюється у фізичних величинах, тобто. у значеннях викликає це відчуття стимулу. Наприклад, значення висоти звуку в один сон (суб'єктивна величина) відповідає частота звуку в 1000 Гц при силі звуку в 40 дБ (об'єктивна величина). Психофізичні закони показують, як простір стимулів (зовнішніх подразників) перетворюється на сенсорний простір. При цьому завдяки виду функції перетворення (психофізичного закону) відбувається "стиснення" діапазону змін значень стимулів.