Психологический смысл психофизических законов

ПСИХОЛОГИЧЕСКИЙ СМЫСЛПСИХОФИЗИЧЕСКИХ ЗАКОНОВ
Основной психофизический закон. Исходя из закона Вебера, Фехнер сделалдопущение, что едва заметные раз­ницы в ощущениях можно рассматривать какравные, поскольку все они — ве­личины бесконечно малые, и принять их какединицу меры, при помощи которой можно численно выразить интенсивность ощущенийкак сумму (или интеграл) едва заметных (бесконечно малых) увеличений, считая отпорога абсолютной чувствительности. В результате он получил два ряда переменныхвеличин — величины раздражителей и соответствующие им величины ощущений. Ощуще­ниярастут в арифметической прогрессии, когда раздражители растут в гео­метрическойпрогрессии. Отношение этих двух переменных величин можно вы­разить влогарифмической формуле:
Е = KlogJ+ С,
где К и С суть некоторые константы. Эта формула,определяющая зависимость интенсивности ощущений (в единицах едва заметныхперемен) от интенсивности соответственности раздражителей, и представляет собойтак называемый психофизический законВебера-Фехнера.
Порогу чувствительности соответствует точка в сенсорномпространстве. В этой точке отражается значение стимула, при котором сенсорнаясистема переходит из одного состояния в другое. В случае абсолютного порога онапереходит от отсутствия ощущения к появлению едва заметного ощущения, В случаеразностного порога — от отсутствия ощущения разницы к появлению ощущенияразличия. Таким образом, пороговые измерения — измерения точечные. Ихрезультаты могут очертить границы (диапазон изменений величины стимулов), вкоторых действует сенсорная система, но они ничего не говорят о ее структуре.Следующим шагом в решении психофизической проблемы было построениефункциональных зависимостей между психофизическими коррелятами, другимисловами, построение психофизических шкал. Раздел психофизики, которыйзанимается задачами построения психофизических шкал (психофизическимшкалированием), получил название психофизика-2. Решение этих задач нашлоотражение в формулировке психофизических законов.
Три самыхизвестных психофизических закона представляют собой теоретические моделиструктуры сенсорного пространства. В основе этих моделей лежит эмпирическийзакон Бугера — Вебера. На границе XVIII — XIXвв. французский физик Бугер открыл некий эффект для зрительноймодальности, а немецкий физиолог Вебер проверил его дей­ствие для другихмодальностей. Этот эффект заключается в том, что отношение величины едвазаметного увеличения стимула к исходному его значению остается постоянным ввесьма широком диапазоне значе­ний величины стимула, т.е.
 SHAPE  * MERGEFORMAT R/R=k
Это соотношение получило название закона Бугера — Вебера.
Закон Фехнера.Решаясвою задачу о взаимоотношении субъектив­ного и объективного, Фехнер рассуждалпримерно следующим образом. Предположим, что наше сенсорное пространствосостоит 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 константыможно приравнять друг другу. Таким образом, постоянное отношение закона Бугера- Вебера можно приравнять константе, связанной с едва замет­ным различением:
 SHAPE  * MERGEFORMATR/R=Ke,
где К — коэффициент пропорциональности.
Далее Фехнер сделал шаг, за который его до сих пор ругаютматема­тики (Фехнер сам был прекрасным математиком, следовательно, созна­тельнопошел на это «преступление»). От этого уравнения, связывающе­го малыевеличины е и  SHAPE  * MERGEFORMAT 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 C1и C2 — константы интегрирования.
Определим C2.Ощущение начинается с какого-то значения стимула, соответствующего пороговому (R1). При R=R1 ощущение отсутствует и появляется только при малейшемпревышении RнадR1, т.е. в этом случае Е=0. Подставим вполученное решение:
О = C1 xInR1+C2,
отсюда C2= — C1xInR1, следовательно,
Е= C1 x InR- C1x In R1= C1 x ln(R/ R1).
Соотношение E= C1xln(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, аналогпорога различения.
Закон Стивенса.Американский психофизик Стивенс предложил свое решение задачи.Исходным пунктом для него был также закон Бугера — Вебера. Но модель сенсорногопространства он представлял себе иначе. Стивенс предположил, что в сенсорномпространстве действует отношение, аналогичное закону Бугера — Вебера впространстве стиму­лов:
 SHAPE  * MERGEFORMAT E/E=k
т.е.оглашение едва заметного приращения ощущения к его исходной величине являетсяпостоянной величиной. Опять же с точностью до ко­эффициента пропорциональностимы можем приравнять две постоянные величины:
 SHAPE  * MERGEFORMATE/E=K SHAPE  * MERGEFORMATR/R
Так как Стивенс не постулировал дискретность сенсорного про­странства,он вполне корректно мог перейти к дифференциальному уравнению
dE/E=dR/R
решениеэтого уравнения Е = kxRnполучило название закона Стивен­са. Показатель степени nдля каждой модальности имеет своезначение, но, как правило, меньше единицы.
Американские ученые Р. и Б. Тетсунян предложили объяснениесмысла показателя степени n. Составим систему уравнений для двух крайних случаев — минимального и максимального ощущения:
Emin=k xRnminxEmax=K x Rnmax
Прологарифмируем обе части уравнения и получим:
LnEmin=nx 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 nдля каждой мо­дальности определяетсоотношение между диапазоном ощущений и диа­пазоном воспринимаемых стимулов.
Сто с лишним лет не прекращаются споры между сторонникамило­гарифмической зависимости силы ощущения от величины стимула (закон Фехнера)и степенной (закон Стивенса). Результаты эксперимен­тов с одними модальностямилучше аппроксимируются логарифмом, с другими — степенной функцией.
Рассмотрим один из подходов, примиряющих эти две крайности.
Обобщенный психофизический закон.Ю.М.Забродин предложил свое объяснение психофизическогосоотношения. Мир стимулов пред­ставляет опять закон Бугера — Вебера, а структурусенсорного про­странства Забродин предложил в следующем виде:
 SHAPE * MERGEFORMAT E/Ez
т.е.добавил константу. Отсюда обобщенный психофизический закон записывается:
dEz/E=dR/R
Очевидно, при z= 0 формула обобщенного закона переходит в лога­рифмическийзакон Фехнера, а при z= 1 — в степенной закон Стивенса. Величина этой константыопределяет степень осведомленности испы­туемого о целях, задачах и ходепроведения эксперимента. В экспери­ментах Фехнера принимали участие«наивные» испытуемые, которые попали в абсолютно незнакомуюэкспериментальную ситуацию и ниче­го, кроме инструкции, не знали о предстоящемэксперименте. Это тре­бование работы с «наивными» испытуемымиследует, во-первых, из постулирования Фехнером невозможности проведениячеловеком прямых количественных оценок величины ощущения, во-вторых, из егонадеж­ды выделить в эксперименте работу сенсорной системы в «чистом»ви­де, исключив влияние других психических систем. Таким образом, в законеФехнера z= 0, что означаетполную неосведомленность испы­туемых.
Стивенcрешал более прагматические задачи. Его скорее интересо­вало, каквоспринимает сенсорный сигнал человек в реальной жизни, а не абстрактныепроблемы работы сенсорной системы. Он доказывал возможность прямых оценоквеличины ощущений, точность которых увеличивается при надлежащей тренировкеиспытуемых. В его экспе­риментах принимали участие испытуемые, прошедшиепредварительную подготовку, обученные действовать в ситуации психофизическогоэкс­перимента. Поэтому в законе Стивенса z= 1, что показывает полнуюосведомленность испытуемого.
Обобщенный психофизический закон Забродина снимаетпротиворе­чие между законами Стивенса и Фехнера, но для этого он вынужден выйтиза рамки парадигм классической психофизики. Очевидно, что понятия «осведомленность»,«неосведомленность» относятся к работе интегральных психическихобразований, включающих сенсорную сис­тему только как канал полученияинформации о внешнем мире.
Психофизические законы устанавливают связь междупсихофизиче­скими коррелятами. При этом ощущение измеряется в физических ве­личинах,Т.е. в значениях вызывающего это ощущение стимула. Напри­мер, значению высотызвука в один сон (субъективная величина) соот­ветствует частота звука в 1000 Гцпри силе звука в 40 дБ (объективная величина). Психофизические законыпоказывают, как пространство стимулов (внешних раздражителей) преобразуется всенсорное про­странство. При этом благодаря виду функции преобразования(психофи­зическому закону) происходит «сжатие» диапазона измененийзначений стимулов.
Но в реальной жизни почти не встречаются вчистом виде пары пси­хофизических коррелятов. Даже сигналы одной модальностипредстав­ляют собой весьма сложную совокупность физических характеристик,результирующая величина которых не аддитивна относительно своих составляющих.Это хорошо видно на примере тембра звука, физиче­ским коррелятом которогослужит совокупность гармоник, составляю­щих звуковой сигнал, причем этухарактеристику невозможно измерить в простой физической шкале. Не имеяфизической шкалы, измерения психических величин теряют основу, «повисают ввоздухе». Как быть в этом случае? Классическая психофизика, ограниченнаярамками своих двух основных парадигм, не смогла ответить на этот вопрос.