С. Стивенс

ПСИХОФИЗИКА СЕНСОРНОЙ ФУНКЦИИ¹

Исследование природы сенсорного процесса начинается с психофи­зики — дисциплины, зародившейся сто лет назад и изучающей ответные реакции организма на воздействие энергий окружающей среды. <...>

С самого начала необходимо признать, что психофизике зачастую не удавалось выполнить стоящую перед ней задачу на должном уровне. Ее задача не из легких. Прежде всего всякий раз, когда выдвигались предположения о возможности подвергнуть ощущение упорядоченному количественному исследованию, старые предрассудки, унаследованные в основном от дуалистической метафизики, порождали целый ряд упорных возражений. Вы не можете, говорили критики, измерить внутреннюю, индивидуальную, субъективную силу того или иного ощущения. Может быть, это и так, говорим мы, в том смысле, в каком это понимают те, кто нам возражает. Однако в другом и весьма полезном смысле сила ощущения может быть, как мы увидим далее, с успехом определена ко­личественно. Нам нужно оставить в стороне споры о внутренней жизни разума. Мы должны задать себе разумные объективные вопросы об отно­шениях между входом и выходом сенсорных преобразователей, учитывая при этом то, как эти отношения раскрываются в поведении организмов, будь то животные или люди.

Другая трудность состоит в том, что у психофизики было несчаст­ливое детство. Хотя еще в пятидесятых годах XIX в. Плато сделал нере­шительную попытку правильно определить форму функции путем соот­несения воспринимаемой интенсивности с интенсивностью раздражителя, тем не менее его голос был заглушён Фехнером, который сковал разви­тие только что зародившейся дисциплины, обременив ее глубоко ошибоч-

¹ Хрестоматия по ощущению и восприятию / Под ред. Ю.Б.Гиппеврейтер, М.Б.Ми-халевской. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1976. С. 261-269.

Стивенс С. Психофизика сенсорной функции

ным «законом», носящим его имя¹. Быть может, самой трудной задачей, стоящей перед нами, является освобождение науки от господства столет­ней догмы, утверждающей, что интенсивность ощущения возрастает как логарифм интенсивности раздражителя (закон Фехнера), На самом деле данное отношение вовсе не выражается логарифмической функцией. К настоящему времени на примере более чем двадцати сенсорных контину­умов² показано, что кажущаяся или субъективная величина возрастает как степенная функция от интенсивности раздражителя и что показате­ли степенной функции лежат в пределах от 0, 33 для яркости до 3, 5 для электрического раздражения (60 Гц) пальцев руки. Иными словами, по-видимому, существует простой и повсеместно действующий психофизи­ческий закон, — закон, о котором одно время догадывался Плато и от которого он впоследствии отказался. Этот закон целиком соответствует не только все увеличивающемуся потоку эмпирических данных, но так­же и известным разумным принципам построения теории³. О степенном законе более подробно будет сказано далее, здесь же следует сказать не­сколько слов о Фехнере. <...>

Выводя свой логарифмический закон, Фехнер ошибочно предпола­гал, что минимальный прирост ощущения (S) будто бы есть постоянная величина на всем протяжении психологической шкалы. Хотя он хотел предположить, что постоянным является отношение едва заметного из­менения раздражителя (R ²)⁴ к его исходной величине (R), т.е.

R / R = к (закон Вебера),

у него получилось, что постоянно S.

Из этих двух предположений он вывел отношение

S = k logR

и тем самым нанес большой вред всему делу. <...>

Предположим, что Фехнер принял бы положение о постоянстве отношения не только для е. з. р. стимуляции R, но также и для субъек­тивного коррелята е. з. р. — S. Тогда он смог бы написать:

¹ См.: Stevens S.S. On the psychophysical law // Psychol. Rev. 1957. 64. P. 153-181.

² Континуум - непрерывный ряд переменных величин, т.е. такой ряд величин, в
котором всегда между двумя значениями, как бы близки они ни были, можно взять
третье.<...>

³ См.: Luce R.D. On the possible psychophysical Jaws // Psychol. Rev. 1959. 66. P. 81-95.

⁴ R - минимальное изменение величины раздражителя, необходимое для возник­
новения ощущения едва заметного различия, принято называть едва заметной разницей
(е. з. р.), или различительной ступенью.

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Рис. 1. Зависимости субъективной величины (ощущения) от величины раздражителя для 3-х модальностей, представленные в логарифмическом

масштабе на обеих осях:

1 - электрический удар; 2 - кажущаяся длина; 3 - яркость; абсцисса -

величина раздражения (условные единицы); ордината - психологическая

величина (произвольные единицы)

откуда следовало бы, что психическая величина S является степенной функцией физической величины R. Однако он отбросил это предположе­ние, когда оно впервые было сделано Брентано. В результате временной победы Фехнера в психофизике открылся период бесплодных исследова­ний, когда казалось, что нет более интересной работы, чем измерение е. з. р. Так логарифмический закон стал «пещерным идолом»¹.

Но довольно о прошлом. Начиная с 30-х гг. XX в. значение психо­физики стало восстанавливаться. Новый интерес к очень старой пробле­ме сенсорного ответа возник благодаря изобретению методов, описываю­щих соотношение входа и выхода сенсорных систем. Эти методы пока­зывают, что сенсорные ответы возрастают по степенному закону. При изучении поведения так редко удается показать, что простое отношение сохраняется при самых различных видах стимуляции, что широкое рас­пространение и постоянство степенного закона действительно приобрета­ют большое значение.

Конечно, можно себе представить, что ощущения всех модальностей возрастают одинаково с увеличением интенсивности стимуляции. На са­мом деле это совсем не так, и это легко показать при помощи элементар­ного сравнения. Заметьте, что, например, происходит при удвоении осве­щенности пятна света и, с другой стороны, силы тока (частота 60 Гц), про­пускаемого через палец. Удвоение освещенности пятна на темном фоне

¹ Игра слов: den по-английски означает пещера, а также кабинет ученого. (Примеча­ние переводчика источника.)

Стивенс С. Психофизика сенсорной функции 65

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. <...>

При более близком рассмотрении, однако, обнаруживается, что у яркости и удара имеется одна общая главнейшая черта. В обоих случаях психологическая величина S относится к физической величине R следу­ющим образом: S = kRⁿ.

Показатель п принимает значение 0, 33 для яркости и 3, 5 — для удара. Значение k зависит только от выбранных единиц. <...>

Степенная функция имеет то преимущество, что при использовании логарифмического масштаба на обеих осях она выражается прямой ли­нией, наклон которой соответствует значению показателя. Это видно на рис. 1: медленное увеличение яркостного контраста и быстрое усиление ощущения удара электрическим током. Для сравнения на этом рисунке показана также функция оценки видимой длины линий, сделанной не­сколькими наблюдателями. Здесь, как и следовало ожидать, показатель функции лишь немного отличается от 1, 0. Иначе говоря, для боль­шинства людей отрезок 100 см кажется вдвое длиннее, чем отрезок 50 см.

В настоящее время уже известно свыше 25 континуумов, на кото­рые, как было показано, распространяется по крайней мере в первом приближении степенной закон. В своей практике автор еще ни разу не встретил исключения из этого закона (отсюда и смелость называть эту зависимость законом).

На рис. 2 — те же самые три функции представлены в линейных координатах.

Рис, 2. Те же зависимости, что и на предыдущем рисунке, представленные в линейных координатах. Форма функции вогнутая или выпуклая, зависит от величины показателя сте­пени: п больше или меньше 1, 0. Обозначения кривых и осей те же, что и на предыдущем рисунке

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Таблица 1

Характерные показатели степенных функций,

соотносящие психологическую величину с величиной

стимуляции в протетических континуумах

В табл. 1 указаны показатели степенных функций некоторых из исследованных континуумов.