Измерение ощущений

Кроме качественных характеристик, отражающих воздействие специфических видов энергии, все ощущения обладают рядом общих количественных характеристик. Одна из них – абсолютный и относительный пороги ощущений.

Для того чтобы в результате действия раздражителя на органы чувств ощущение возникло, необходимо, чтобы вызывающий его стимул достиг определенной величины. Такая величина называется абсолютным нижним порогом ощущения, или порогом чувствительности данной модальности.

Переход от невоспринимаемых стимулов, не вызывающих ощущения, к воспринимаемым, порождающим его, происходит не постепенно, а скачкообразно. Если воздействие уже почти достигло порогового значения, то достаточно бывает едва заметно изменить величину воздействующего стимула, чтобы он из полностью невоспринимаемого превратился в полностью воспринимаемый.

Для каждого вида ощущений существуют свои пороги. Приведем несколько примеров, показывающих, насколько велика чувствительность анализаторов человека. Адаптированный к темноте глаз отвечает примерно на 7 квантов света. Если бы глаз был еще более чувствителен, постоянный свет казался бы прерывистым, и мы, без сомнения могли бы видеть химические процессы в самом глазу. Абсолютный порог для слуха также настолько мал, что, если бы ухо было лишь немного чувствительнее, мы могли бы слышать случайные удары молекул по барабанной перепонке. Иначе говоря, достаточно давлению воздуха сместить барабанную перепонку всего лишь на 0, 0000000001 см, чтобы мы услышали звук. Слуховые клетки внутреннего уха обнаруживают движения, амплитуда которых составляет менее 1 % диаметра молекулы водорода. Абсолютный порог обонятельной клетки для сильно пахучих веществ равен примерно 8 молекулам этого вещества. Вкусовые ощущения порождаются числом молекул в тысячи раз большим.

Кроме величины абсолютного порога, ощущения характеризуются также относительным, или дифференциальным, порогом.Дифференциальный порог ощущений для различных органов чувств различен, но для одного и того же анализатора он представляет собой постоянную величину. Этот факт был установлен французским ученым, создателем фотометрии П. Бугером, подтвержден и уточнен немецким психофизиком Э. Вебером. В историю исследований по психофизике ощущений он, соответственно, вошел под двойным именным названием: закон Бугера–Вебера. Сама же постоянная величи­на, выражающая отношение того приращения раздражителя к его исходному уровню, которое вызывает ощущение минимального изменения раздражителя, получила название константы Вебера.

Внимательно исследуя зависимость, которая существует между изменениями силы воздействующих на органы чувств человека раздражителей и соответствующими изменениями субъективной величины ощущений, немецкий ученый Г. Фехнер вывел закон, согласно которому изменение силы ощущения пропорционально десятичному логарифму изменения силы воздействующего раздражителя.

Согласно этому закону, для того чтобы сила ощущения, имеющего условную исходную величину 0, стала равной 1, необходимо, чтобы величина первоначально вызвавшего его раздражителя возросла в 10 раз. Далее, для того чтобы ощущение, имеющее величину 1, возросло в три раза, нужно, чтобы исходный раздражитель, составляющий 10 единиц, стал равным 1000 единицам, и т.д., т.е. каждое последующее увеличение силы ощущения на единицу требует усиления раздражителя в десять раз.

Впоследствии, когда благодаря изобретению электронного микроскопа удалось провести тонкие исследования электрической активности отдельных нейронов, оказалось, что генерация электрических импульсов в рецепторе под действием раздражителя также подчиняется закону Вебера–Фехнера. Это свидетельствует о том, что данный закон своим происхождением обязан в основном электрохимическим процессам, происходящим в рецепторах и преобразующим воздействующую энергию в нервные импульсы. В математической форме обсуждаемая закономерность выражается так:

S = KlgI + C, где: S – сила ощущения, I – 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.

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, тщательно изучив соответствующую зависимость, пришел к выводу о том, что основной психофизический закон выражается не логарифмической, а степенной кривой. Эта закономерность получила название закона Стивенса. Согласно этому закону зависимость между силой ощущения и величиной действующего раздражителя представляется такой:

S = KRn, где: К – константа, определяемая избранной единицей измерения, n – показатель, зависящий от модальности ощущения и изменяющийся в пределах от 0, 3 для ощущения громкости до 3, 5 для ощущения, получаемого от удара электрическим током, 5 – сила ощущения, К – значение воздействующего раздражителя.

Спор о том, какой из законов – логарифмический или показательный – лучше всего выражает истинную связь раздражителя и ощущения, так и не завершился успехом той или другой из ведущих дискуссию сторон. 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 ощущений растет гораздо медленнее, чем величина физических стимулов.

Органы чувств обладают свойством приспособления, или адаптации, к изменившимся условиям, причем эта адаптация происходит в довольно значительных пределах. Поэтому пороги ощущений не являются постоянными, они способны изменяться при переходе от одних условий восприятия к другим. Например, при переходе от света к темноте и обратно существенно меняется чувствительность глаза, в десятки раз. Это явление носит название зрительной адаптации, и на практике она занимает от нескольких до десятков минут. Для того чтобы человеческий глаз смог полностью адаптироваться к темноте после дневного света, т.е. для того чтобы от самой слабой его чувствительность приблизилась к абсолютному порогу, требуется примерно 40 мин. За это время зрение меняется по своему физиологическому механизму: от колбочкового зрения, характерного для дневного освещения, в течение 10 мин глаз переходит к палочковому зрению, типичному для ночи. При этом исчезают ощущения цвета, им на смену приходят черно-белые тона, свойственные ахроматическому зрению.

При адаптации глаза, связанной с переходом от темноты к свету, все происходит в обратном порядке. Приспособленный к темноте глаз более чувствителен к электромагнитным волнам находящимся ближе к зелено-голубой части спектра, чем к оранжево-красной. Этот факт иллюстрирует следующий опыт. Если при дневном свете показать человеку красное и синее изображения на черном фоне, то они будут видны одинаково хорошо. При рассматривании того же самого изображения в сумерках будет казаться, что красная его часть исчезла и осталась только синяя. По этой причине, например, в качестве опознавательных знаков, указывающих на контуры взлетной полосы, в аэрофлоте пользуются лампами синего цвета.

Иногда под действием одного раздражителя могут возникать ощущения, характерные для другого. Данное явление называется синестезией. Например, у ряда людей звуки музыки способны вызвать ощущение цвета (так называемый цветной слух). Напротив, сочетания красок у ряда людей порождают музыкальные ассоциации. Подобного рода явления нередко используются в современном искусстве.