Измерение ощущений. 
Ощущения и восприятие

Одним из важнейших преимуществ научных знаний перед ненаучными знаниями является их точность. Под ней понимается четкость и однозначность определений научных понятий, точность производимых измерений изучаемых в данной науке явлений, возможность представлять законы соответствующей науки в точных математических формулах, уравнениях и выражениях.

Самыми точными и, одновременно, наиболее продвинутыми науками являются математика, механика, физика и химия. Точность получаемых в них знаний соответствует всем указанным выше требованиям. Эти науки располагают точными и однозначными определениями всех (или, по крайней мере, большинства) используемых в них понятий, причем эти определения в большинстве случаев единообразны и однозначно понимаются всеми без исключения учеными. В этих науках, кроме того, давно и с успехом производятся точные, достаточно тонкие измерения разнообразных явлений.

Придание научным знаниям нужной степени точности начинается с производства измерений изучаемых в данной науке явлений. Измерение означает однозначное соотнесение данного явления с количественно выраженной мерой его проявления. Соответствующая мера должна точно оценивать явление и позволять сравнивать его с другими явлениями по числовым показателям уровня или степени его развития, а также судить о том, выступает ли данное явление большим, меньшим или одинаковым в сравнении с другими подобными явлениями (в некоторых случаях дополнительно отвечать на вопрос, насколько оно больше или меньше других подобных явлений).

Для производства измерений в разных областях человеческой деятельности, в том числе в научных исследованиях, применяются специальные, математические обоснованные инструменты, которые называются измерительными шкалами. Они уже были кратко рассмотрены в первом томе учебника, но здесь стоит еще раз вспомнить о них, поскольку от точности измерительных шкал зависит и точность научных измерений (соответственно — научных знаний). Существует три типа измерительных шкат порядковые, интервальные и шкалы отношений. Порядковая шкала позволяет располагать измеряемые величины по их уменьшению или увеличению, и отвечать на вопрос, какая из сравниваемых друг с другом величин больше или меньше другой. Интервальная шкала, кроме того, имеет равные измерительные интервалы (единицы измерения), и поэтому позволяет получать ответы не только на сформулированные выше вопросы, но также и на следующий: насколько или во сколько раз одна из сравниваемых между собой величин больше или меньше другой. Наконец, шкала отношений дополнительно к тому, чем располагают порядковые и интервальные шкалы, имеет очевидную и рационально (обоснованно) определяемую (однозначно понимаемую и признаваемую всеми или большинством специалистов) точку отсчета (начало соответствующей измерительной шкалы). Поэтому такая шкала позволяет оценивать все величины относительно общепринятой точки отсчета, выяснять и описывать существующие между ними количественные отношения. Шкалы отношений признаются самыми точными, и поэтому во всех областях науки и практики, где производятся измерения, им отдается предпочтение. Что касается психологии, то в ней хотя и используются все названные выше измерительные шкалы, но пока что их употребление ограничено (особенно интервальных шкап и шкап отношений) в основном лишь некоторыми областями психологии. Чаще всего они используются в психофизике, в психологии сенсорных процессов и психофизиологии. Порядковые шкалы в психологии более распространены, и в основном применяются в других областях психологии, таких, например, как клиническая психология, социальная психология и психология личности.

Точность измерений, производимых в науке, не только придает больший вес (достоверность) получаемым знаниям, но обеспечивает более высокое положение и признание данной науки среди других наук, особенно тех, которые не являются достаточно точными. Кроме того, высокая точность научных знаний делает соответствующую науку более полезной для практики, чем науки, нс являющиеся точными. К примеру, математика, механика, физика и химия нс только являются наиболее развитыми и признанными науками, но, вместе с тем, нашли и наиболее широкое применение в практике.

Если некоторый научный закон используется в практике, то его высокая степень точности позволяет с уверенностью и с предсказуемыми результатами решать разнообразные практические задачи. Так, например, сложные и точные математические расчеты, производимые в физике, механике и химии, позволяют определять количественные отношения, существующие между изучаемыми в них явлениями, вести расчеты, необходимые для создания новой, современной техники, синтеза тонких химических соединений с наперед заданными свойствами.

Высокая степень точности научных знаний достигается за счет применения в ней измерений, за счет использования для этого современной математики. Точность производимых в науке измерений позволяет, в свою очередь, четче формулировать и сами научные законы. К примеру, почти все законы в математике, механике, физике и химии сформулированы с помощью математических формул и выражений. В то же время в психологии, также располагающей множеством собственных законов, лишь некоторые из них до сих пор представлены в строгой математической форме.

Физика и механика одними из первых встали на путь повышения точности своих научных знаний. Затем на эту же дорогу вышли и другие естественные науки, такие как астрономия, география, геология, химия, биология и медицина. Одновременно с использованием в них математических знаний и расчетов повышался социальный статус (престиж) этих наук, доверие к имеющимся в них знаниям, расширялось и углублялось использование соответствующих знаний в практике. Одними из последних на путь применения математики и точных научных знаний встали гуманитарные и социальные науки, среди них — психология. Это произошло лишь во второй половине XIX столетия. Однако о возможности точного измерения психологических явлений ученые заговорили задолго до этого, еще в XVII в. Систематически математика стала применяться в научных психологических исследованиях лишь со второй половины XIX столетия — тогда, когда психология превратилась в экспериментальную науку. Вначале измерения, производимые в психологии, касались лишь самых элементарных явлений — двигательных реакций и ощущений. Измерение ощущений стало возможным благодаря тому, что на рубеже первой и второй половины XIX столетия была обнаружена зависимость, существующая между ощущениями и вызывающими их физическими стимулами, причем эту зависимость удалось выразить с помощью точной математической формулы (рассматриваемый далее основной психофизический закон). Установление строгой зависимости между физическими стимулами и ощущениями позволило, в свою очередь, распространить процедуру измерения на сами ощущения, как психические явления. Позднее, в первой половине XX столетия, измерения охватили практически все психические явления: процессы, состояния и свойства. Поэтому современную психологию, по крайней мере, в той ее части, которая является экспериментальной и допускает использование математических методов исследования, можно назвать точной наукой.

Процесс превращения психологии в точную науку продолжается уже около двухсот лет, однако нельзя утверждать, что он полностью завершился. Во многих областях психологии не только точные, но и вообще какие бы то ни было измерения, до сих пор практически невозможны. Это, например, сознание, воля и мораль. В других областях психологии — и таких большинство — возможности точных измерений ограничены. Можно назвать лишь некоторые отрасли психологии, где измерения проводятся с должным размахом и высокой степенью точности, близким к естественным наукам. Это психофизика, психофизиология, психология сенсорных процессов и инженерная психология. Однако во всех этих науках ученые точнее всего научились пока что измерять только ощущения.

История измерения ощущений в психологии начинается с открытия основного психофизического закона и с введения в научный оборот понятий единицы измерения ощущений и порогов ощущений. В этом состоит несомненная заслуга немецких ученых И. Гербарта (1776—1841) и Г. Фехнера (1801 — 1887). Первой на путь измерения ощущений встала психофизика, созданная немецким ученым Г. Фехнером. Формально она берет свое начало с публикации в 1859 г. книги Фехнера, которая год спустя вышла под названием «Элементы психофизики». Основным вопросом психофизики стал вопрос об измерениях ощущений. По определению Фехнера, психофизика, понимаемая в широком смысле слова, должна была изучать отношения, существующие между разумом (психикой) и телом (физикой). Однако фактически она поначалу ограничилась в основном исследованиями количественных отношений, существующих между физическими стимулами и ощущениями человека.

Во второй половине XX столетия психофизика расширила предмет своего исследования. В него вошла одна из сложнейших задач современной психологии — проблема точного измерения психических явлений, включающая в себя решение таких вопросов, как выбор измерительных шкал, оценка их возможностей^[1]. В современной психофизике ощущений особое внимание уделяется анализу того, как человек реагирует на те или иные сигналы (например, при определении пороговых значений его ощущений), а сама задача измерения порогов тех или иных ощущений формулируется как задача обнаружения и различения сигналов. Возникновение и развитие психофизики, как самой точной из всех психологических наук, способствовало тому, что измерения проникли и в другие области психологических знаний. Психофизика стала, таким образом, методологической основой для решения многих вопросов, связанных с измерениями в психологии. В ходе развития психофизики в ней выделились две основные области научных исследований: измерение порогов ощущений и создание измерительных психофизических шкал.

Разрабатывая психофизику как науку, Г. Фехнер сделал важное допущение, согласно которому едва заметные различия в ощущениях, которые позднее получили название дифференциальных порогов ощущений^[2], можно рассматривать как равные, поскольку все они представляют собой «бесконечно малые величины»^[3]. Их, соответственно, можно принять за минимальные меры или единицы измерения ощущений, и с их помощью количественно выражать величины различных других ощущений, представляя их как сумму или интеграл соответствующих, едва заметных различий.

Теперь, после краткого введения в историю и проблематику измерения ощущений, пояснения того, что означает в науке вообще и в психологии в частности слово «измерение», мы можем непосредственно перейти к обсуждению проблемы измерения ощущений.

Все ощущения помимо своих качественных характеристик, подробно описанных в предыдущих параграфах данной главы, обладают рядом количественных характеристик. Они представлены в виде мер, отражающих такие свойства ощущения, как сила или интенсивность (например, громкость звука, яркость света, сила запаха, отчетливость вкуса, сила давления на кожу, интенсивность боли и т. п.), продолжительность (длительность существования ощущения) и изменение ощущений (уменьшение или увеличение силы ощущения), выражаемое в соответствующих количественных показателях. Описанные свойства ощущений лучше всего представляются через их количественные меры, предложенные в психофизике. Правда, речь идет не только о единицах измерения ощущений как таковых (из сказанного выше следует, что они до сих пор твердо не установлены), но также и о границах шкал, предназначенных для измерения ощущений. Эти единицы применительно к ощущениям принято называть порогами ощущений. В общем случае иод порогом ощущения понимают такую величину (или разницу в величине) вызывающих их стимулов, которая приводит к появлению, исчезновению, изменению или различению данного ощущения и других ощущений.

Основные разновидности порогов ощущений следующие: абсолютный нижний, абсолютный верхний, относительный, дифференциальный. Определим и обсудим каждый из них в отдельности.

Для того чтобы в результате воздействия стимула-раздражителя на орган чувств человека возникло ощущение, необходимо, чтобы соответствующий стимул достиг величины, достаточной для появления ощущения (слишком маленький по величине стимул-раздражитель никакого ощущения не вызывает). Такую величину и принято называть абсолютным нижним порогом ощущения или — менее строго — нижним порогом чувствительности органа чувств применительно к данному виду ощущений в данных условиях восприятия вызывающих их стимулов. Таким образом, абсолютный нижний порог ощущения можно определить как минимальный по величине раздражитель, способный вызвать едва заметное ощущение определенной модальности.

Величину, противоположную абсолютному нижнему порогу ощущений, принято называть чувствительностью органа чувств. Чем ниже абсолютный нижний порог ощущения, тем выше чувствительность того органа чувств, в котором данное ощущение возникает. Чаще всего способность органа чувств воспринимать слабые раздражители характеризуют именно через его чувствительность. Правда, представление о чувствительности было бы неправильно связывать только с величиной абсолютного нижнего порога ощущений (традиционно она определяется именно через данный порог). Это понятие в его широком понимании должно относиться ко всем видам порогов ощущений.

Абсолютный нижний порог ощущения в какой-то степени может зависеть от состояния органа чувств и нервной системы в данный момент, от условий восприятия стимула (при разных состояниях организма и в разных условиях он может оказаться различным). Строго говоря, для каждого состояния организма и каждой специфической стимульной ситуации существуют свои, характерные только для них нижние пороги ощущений, и таких порогов может быть достаточно много. Поэтому необходимо различать абсолютный нижний порог ощущения, который является единственным и устанавливается в условиях, когда чувствительность органа чувств является самой высокой, когда созданы наиболее благоприятные условия для восприятия соответствующих стимулов^[4], и нижние пороги ощущений, характерные для данного состояния органов чувств, нервной системы и стимульной среды.

Приведем примеры, показывающие, насколько малыми могут быть у людей абсолютные нижние пороги некоторых видов ощущений. В описательном виде они представлены в табл. 1.4.

Таблица 1.4

Характеристики абсолютных нижних порогов некоторых видов ощущения (ощущений разных модальностей) для различных органов чувств человека.

Из таблицы 1.4 следует, что чувствительность органов чувств человека к различным физическим стимулам, определяемая, но абсолютному нижнему порогу ощущений, достаточно высокая. Установлено, что из всех органов чувств человека, если их сравнивать с органами чувств животных, наибольшей чувствительностью обладает зрение.

В связи с особой чувствительностью зрения человека Д. Кимбл и Н. Джармези пишут: «Адаптированный к темноте глаз отвечает примерно па 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 0,1 см, чтобы мы услышали звук. Слуховые клетки внутреннего уха обнаруживают движения, амплитуда которых составляет меиее 1% диаметра молекулы водорода»^[5]. Абсолютный нижний порог обонятельной клетки для сильно пахучих веществ равен примерно 8 молекулам этого вещества. Вкусовые ощущения порождаются числом молекул в тысячи раз большим.

Ощущение, кроме его абсолютного нижнего порога, характеризуется также абсолютным верхним порогом. Он определяется как максимальный по величине стимул, при котором ощущение еще сохраняет свое качество или модальность. Если незначительно увеличить силу такого стимула, то специфическое, связанное с ним ощущение или исчезает, или же заменяется неспецифическим, болевым ощущением. Звуки, выходящие по своей высоте за пределы 20 000 Гц человек не слышит, точно гак же, как он уже не воспринимает в виде зрительных ощущений электромагнитные волны с длиной волны меньше 380 им. Слишком яркий свет вызывает у человека не ощущение яркости, а резь в глазах, а слишком громкий звук — не ощущение звука, а боль в ушах. Очень сильное давление, оказываемое на поверхность кожи, может породить у человека ощущение не давления, а боли. Все эти примеры касаются случаев, когда значения соответствующих стимулов превышают абсолютные верхние пороги ощущений.

Значения абсолютных верхних порогов выражаются обычно в таких же единицах, в которых представляются абсолютные нижние пороги ощущений. Так, например, абсолютный верхний порог для ощущения громкости звука равен приблизительно 120—140 дБ, в то время как абсолютный нижний порог такого ощущения составляет 0 дБ (см. табл. 1.2, где представлены уровни громкости различных звуков, включая звуки, которые близки по своему значению к абсолютному нижнему или к абсолютному верхнему порогам слуховых ощущений).

Относительным порогом ощущения называется величина, на которую необходимо изменить действующий и вызывающий ощущение стимулраздражитель, чтобы связанное с ним ощущение также изменилось. С понятием относительного порога ощущения связано отношение, выражаемое следующей формулой (она представляет известный психофизический закон Бугера — Вебера).

Д1 / I = const,.

где AI — изменение величины действующего стимула-раздражителя; I — величина исходного стимула-раздражителя.

Это соотношение было установлено П. Бугером, впоследствии подтверждено и уточнено Э. Вебером. В историю психофизических исследований оно вошло под указанным выше двойным авторским названием.

Постоянная величина, выражаемая этим законом (она и представляет собой относительный порог ощущения), получила название константы Вебера. Ее значения для некоторых органов чувств и видов ощущений человека приведены в табл. 1.5.

Таблица 1.5

Значения константы Вебера для различных видов ощущений.

Дифференциальным или различительным порогом ощущений называется минимальная разница между двумя стимулами, которой достаточно для того, чтобы эти стимулы различались человеком по вызываемым ими ощущениям.

В то время, когда ученые впервые приступили к измерениям ощущений, они предполагали, что переход от не воспринимаемых стимулов, не вызывающих никаких ощущений, к воспринимаемым стимулам, порождающим ощущения, происходит сразу и скачкообразно. Это предположение основывалось на следующем наблюдении, связанном с использованием интроспекции: если стимулраздражитель почти достиг значения абсолютного нижнего порога ощущения, то достаточно едва заметно изменить его величину, чтобы соответствующий стимул из полностью не воспринимаемого превратился в отчетливо воспринимаемый. Вместе с тем было показано, что даже значительные изменения величины стимулов, находящихся в пределах донорогового диапазона (не достигающих абсолютного нижнего порога), не порождают никаких ощущений.

В современной психофизике сложилось иное, вероятностное представление о пороге ощущений. Согласно данному представлению, ощущение кажется появляющимся внезапно только как субъективное явление, открываемое сознанию человека интроспекцией. В действительности, если судить о нем на основе физиологических реакций человека, ощущение появляется постепенно, по мере накопления в организме физиологических изменений, вызываемых воспринимаемым стимулом. Когда эти изменения достигают величины, способной активизировать нервные структуры, отвечающие за возникновение ощущения как психологического феномена (величины порога ощущения), то соответствующее ощущение может появиться (однако нс всегда и нс обязательно). Кроме того, ощущение в ответ на пороговый стимул появляется с определенной вероятностью или частотой. Чем меньше по величине соответствующий стимул, тем реже под его влиянием возникает ощущение; чем больше стимул, гем чаще оно появляется.

Другими словами, процесс формирования ощущений у человека напоминает процесс обнаружения сигналов. В данном случае под сигналом понимается стимул, вызывающий ощущение, а его обнаружение проявляется в возникновении в ответ на него ощущения. Человек с разной степенью вероятности обнаруживает сигналы, близкие к пороговому значению и, соответственно, вызывающие и не вызывающие ощущений. Если сигнал становится большим по величине, то он с большой долей вероятности оказывается представленным в психике человека в виде ощущения, и наоборот. Тот сигнал, который с одинаковой долей вероятности (50 на 50%) порождает и не порождает у человека ощущение, вызывает или вызывает сто изменение, принимается за пороговую величину данного ощущения или его изменения. Таково современное, вероятностное представление о порогах ощущений, основанное на теории обнаружения сигналов.

Внедрение в середине 50-х гг. XX в. теории обнаружения сигналов значительно изменило представление о порогах ощущений^[6]. Ученые пришли к выводу о том, что пороги ощущений являются элементами сложного опыта человека, когда требуется принимать решение на основании неоднозначных и трудно обнаруживаемых стимулов, которые эти ощущения вызывают. Выяснилось, что кроме интенсивности стимула еще два фактора влияют на принятие решения об обнаружении сигнала: ожидание наблюдателя относительно того, появится или нс появится соответствующий сигнал (при высоком ожидании появления сигнала порог сто обнаружения ниже), и что последует за принятием решения об обнаружении данного сигнала для наблюдателя — вознаграждение или наказание.

Теория обнаружения сигналов также предполагает, что чувствительность органов чувств является непрерывной, а не дискретной функцией от величины стимула, т. е. динамика возникновения ощущений в зависимости от стимулов, воздействующих на органы чувств человека, не подчиняется принципу «все или ничего». Соответственно порогов ощущений в абсолютном или точном смысле этого слова — как четких границ между стимулами, вызывающими и не вызывающими ощущений, — не существует. На самом деле то, что называют порогами ощущений, представляет собой относительно подвижные точки на континууме значений стимулов-раздражителей, положение которых зависит от ряда факторов, в том числе от критерия ответа испытуемого. Эти непростые вопросы, ответы на которые в свое время, при возникновении психофизики, казались очевидными и простыми, в настоящее время продолжают обсуждаться в психофизике и в когнитивной психологии, но пока что однозначных решений не имеют.

Одним из первых с идеей вероятностного определения порогов ощущений выступил немецкий психолог Г. Мюллер (1850—1934). Современные психофизики развили эту идею дальше, подкрепили ее теоретически (с помощью теории обнаружения сигналов) и методически (предложили соответствующие ей приемы определения порогов ощущений). Однако до сих пор ученые так и не пришли к однозначному выводу о том, какое из описанных выше представлений о пороговых значениях стимулов — дискретное или непрерывное — предпочтительнее использовать в практике, когда решается задача выяснения пороговых значений ощущений. Дело в том, что методы определения порогов, основанные на теории обнаружения сигналов, сложнее, чем методы установления порогов, базирующиеся на старых представлениях о порогах. Кроме того, пороги ощущений, которые устанавливаются с помощью тех и других методов, мало отличаются друг от друга, а имеющиеся между ними различия большого практического значения не имеют.

Исследуя зависимость, которая существует между ощущениями и изменениями силы стимулов-раздражителей, вызывающих эти ощущения, Г. Фехнер на основе константы Вебера путем ее математического преобразования вывел общий закон, согласно которому изменение силы ощущения пропорционально логарифму вариаций силы воздействующего стимула-раздражителя. Формула этого закона, который также принято называть основным психофизическим законом или законом Вебера — Фехнера, выглядит следующим образом:

где S — сила ощущения; / — величина стимула, вызывающего ощущение; к и с — константы или постоянные величины, разные для различных видов ощущений.

На рисунке 1.24 зависимость, существующая между силой ощущения и величиной вызывающего его раздражителя, утверждаемая законом Вебера — Фехнера, представлена в виде графика^[7].

Рис. 1.24. Логарифмическая кривая зависимости величины ощущения от силы раздражителя, иллюстрирующая закон Вебера — Фехнера.

Строго говоря, начало измерениям в психологии положила работа II. Бугера. Еще в 1760 г. он исследовал способность человека различать тень, отбрасываемую свечой, если эта тень падает на экран, одновременно освещаемый другой свечой. Отношение Д1 / I как постоянная величина, которая впоследствии стала основой константы Э. Вебера: Д1 /1 = const, было определено именно им. В 1834 г. Вебер повторил забытые к тому времени опыты П. Бугера. Кроме того, он доказал существование таких же констант при различении весов, длины линий, высоты тонов (звуков) и предположил, что тем самым он открыл важный общий принцип различения ощущений. Правда, специального закона на основе сделанного им открытия сам Э. Вебер в то время еще нс сформулировал. Это позднее было сделано Г. Фсхнером, который вначале по справедливости назвал сформулированный им основной психофизический закон «законом Вебера». Однако другие психологи, признавая несомненную заслугу и самого Г. Фехнера в нахождении точной формулировки данного закона, сочли справедливым назвать его законом Вебера — Фехнера.

Спустя примерно полстолетия после открытия основного психофизического закона, представленного в виде приведенной выше формулы, данный закон вновь привлек к себе внимание ученых и породил до сих пор продолжающуюся дискуссию о том, каким математическим соотношением этот закон точнее всего выражается. Американский ученый С. Стивенс (1906—1973), тщательно изучив соответствующую зависимость опытным путем, пришел к выводу о том, что основной психофизический закон точнее выражается не логарифмической, а степенной зависимостью. Одна из статей Стивенса, посвященная критическому анализу закона Вебера — Фехнера, так и называлась: «Отдадим должное Фехнсру и отменим его закон». В ней автор предложил иное математическое выражение основного психофизического закона, получившее название «закон Стивенса» или «степенной закон».

Согласно степенному закону соотношение между силой ощущения и величиной вызывающего его стимула представляется следующей формулой:

где S — сила ощущения; I — интенсивность стимула; k — константа; п — показатель степени.

С. Стивенс и сто последователи установили показатели степени «п» для различных видов ощущений, связанных с работой разных органов чувств, и убедились в том, что открытый ими закон правильнее представляет зависимость, существующую между стимулами и ощущениями, чем закон Вебера — Фехнера. Однако с ними согласились далеко не все ученые — психофизики. Они показали, что если пренебречь чисто математическими или психофизическими тонкостями, связанным с дискуссией по данному вопросу и представляющими в основном интерес для специалистов, то оба закона — и закон Вебера — Фехнера, и закон Стивенса — весьма сходны друг с другом. Оба закона, во-первых, утверждают, что ощущения человека меняются не пропорционально величине вызывающих их стимулов-раздражителей; вовторых, в том и другом законе говорится о том, что сила ощущений человека растет намного медленнее, чем величина вызывающих их стимулов. Наконец, в своем наглядном выражении оба закона весьма похожи друг на друга, поскольку логарифмическая и степенная зависимости между переменными величинами графически не намного отличаются друг от друга^[8].

В связи с дискуссией, возникшей в свое время между С. Стивенсом и Г. Фехнером, вспомним, что Фехнер, формулируя основной психофизический закон, доказывая возможность точного измерения с его помощью ощущений, высказал предположение о равенстве едва заметных различий (дифференциального порога ощущений) на всем диапазоне ощущений, независимо от силы вызывающих их стимулов и величины соответствующих ощущений. С. Стивенс, в свою очередь, исходил из того, что на всем диапазоне ощущений, от нижнего порога до верхнего, равны не дифференциальные, а относительные пороги ощущений, определяемые по закону Бугера — Вебера. По мнению Стивенса, величина дифференциального порога должна возрастать с увеличением силы стимулов и, соответственно, вместе с ростом силы ощущений, между которыми определяется дифференциальный порог ощущений. Подход Стивенса к решению проблемы измерения ощущений отличался также тем, что Стивенс допускал наличие у человека внутренней, субъективной шкалы оценивания (измерения) ощущений, которая имеет начальную точку и единицу измерения. На основе такой шкалы человек, по мнению Стивенса, способен напрямую судить о силе своих ощущений. Поэтому Стивенс, в отличие от Фехнера, предложил методы прямого шкалирования, т. е. непосредственной оценки и сравнения человеком силы своих ощущений.

Углубленные исследования, направленные на проверку этих двух законов, показали, что оба они нуждаются в совершенствовании, что далеко не все факты, касающиеся связей стимулов и ощущений, удовлетворительно объясняются и тем, и другим законом. Так, например, ряд явлений, установленных при изучении чувствительности органов чувств, не укладывается в рамки закона Вебера — Фехнера. Особенно значительные расхождения с приведенной выше формулой этого закона обнаруживаются в области явлений, связанных с нротопатической чувствительностью. Ощущения, касающиеся данной области чувствительности, не возрастают постепенно, но мере роста вызывающих их стимулов-раздражителей. Они, скорее всего, подчиняются закону «все или ничего», т. е. при достижении стимулом известного порогового значения появляются сразу и в максимальном по силе выражении.

Выяснилось, кроме того, что связь между величиной стимула-раздражителя и реакцией на него в виде ощущения зависит от субъективного состояния испытуемого, что при постоянных по величине стимулах-раздражителях ощущения человека могут меняться. Это проявляется, например, в адаптации органов чувств к воздействующим на них стимулам, а также в явлениях сенсибилизации и синэстезии, которые будут рассматриваться далее, в следующем параграфе данной главы. Наконец, выделение стимула-раздражителя из фона зависит не только от его физической (химической и т. д.) величины, но и от того, какое значение данный стимул имеет для человека в настоящий момент. Пороги значимых для человека стимулов обычно намного ниже, чем пороги безразличных для него стимулов.

От упомянутой выше научной, теоретической дискуссии следует отличать вопрос о практическом определении пороговых значений ощущений. Он может решаться и на основе закона Вебера — Фехнера, и на базе закона Стивенса. Решение этого вопроса важно для правильной оценки способности человека воспринимать и различать различные стимулы с помощью своих ощущений. Такая способность необходима во многих видах деятельности современного человека, например, в труде операторов, в работе железнодорожных и авиадиспетчеров, в деятельности людей, управляющих различными транспортными средствами.

Несмотря на то, что в современной психофизике принято вероятностное представление о порогах, основанное на теории обнаружения сигналов, попрежнему принято считать, основываясь на субъективных, интроспективных данных (а именно они чаще всего используются в современной прикладной психологии, связанной с изучением ощущений), что ощущение как субъективное явление появляется сразу и тогда, когда связанный с ним стимул достигает пороговой величины. На этом представлении о порогах основывались предложенные в свое время Г. Фехнером методы определения пороговых значений ощущений.

Эти методы до сих пор считаются классическими, и, несмотря на то, что после Фехнера были разработаны другие, более точные и соответствующие современным представлениям методы определения пороговых значений ощущений, методами Фехнера до сих пор продолжают пользоваться как ученые, так и практики. Правда, со временем в эти методы были внесены определенные усовершенствования, и они, кроме того, получили немало альтернативных названий (они приводятся ниже в скобках).

Существуют три основных метода определения пороговых значений ощущений. Это метод средней ошибки, метод границы и метод постоянных стимулов.

Метод средней ошибки (метод уравнивания, метод воспроизведения, метод подгонки, метод установки) применяется для определения абсолютного нижнего и дифференциального порогов ощущений. В случае установления с помощью этого метода абсолютного нижнего порога ощущений поступают следующим образом. Испытуемый в ходе диагностического эксперимента сам изменяет силу раздражителя, то увеличивая слабый, не воспринимаемый им раздражитель, до тех пор, пока не возникнет едва заметное ощущение, то уменьшая величину воспринимаемого раздражителя до тех пор, пока связанное с ним ощущение полностью не исчезнет. В заключение берется два средних значения стимула — то, которое он имел, когда ощущение впервые возникало, и то, которое стимул получал в тех случаях, когда ощущение исчезало. Полусумма этих двух значений стимула рассматривается в качестве абсолютного нижнего порога ощущения.

Когда по данному методу устанавливают значение дифференциального порога ощущений, то поступают следующим образом. Испытуемому многократно предъявляется два стимула, которые он всякий раз должен сравнивать между собой и говорить о том, равны они или не равны. Один из этих стимулов имеет постоянную, другой — переменную величину. Значение переменного стимула, который вначале четко отличается по величине от постоянного стимула, постепенно изменяется самим испытуемым, и это делается до тех пор, пока переменный стимул нс покажется испытуемому таким же по величине, как и постоянный стимул. В заключение подсчитывается среднее значение тех переменных стимулов, которые испытуемый с одинаковой частотой оценивал как равные или не равные по величине постоянному стимулу (50 на 50%), и это значение рассматривается в качестве дифференциального (различительного) порога ощущений.

Метод границы (метод минимальных изменений) также может использоваться для определения абсолютного нижнего и дифференциального порогов ощущений. В случае применения данного метода для определения абсолютного нижнего порога ощущения поступают следующим образом. Стимулы, близкие к пороговому значению, предъявляются испытуемому двумя рядами: нисходящим и восходящим. Предъявление стимулов обычно начинается с тех из них, которые испытуемый отчетливо воспринимает. Затем их сила постепенно уменьшается вплоть до тех значений, которые испытуемый не воспринимает в виде ощущений. После этого стимулы предъявляются испытуемому в обратном, восходящем порядке: от полностью не воспринимаемых до полностью воспринимаемых. В заключение определяется среднее значение того стимула, который с одинаковой частотой (50 на 50% случаев) воспринимается и не воспринимается испытуемым. Это значение и берется за величину абсолютного нижнего порога ощущения.

При использовании данного метода с целью определения дифференциального порога ощущений испытуемому предлагается постоянный (контрольный) стимул, относительно которого определяется дифференциальный или разностный порог ощущений, и серия других, переменных стимулов, которые постепенно уменьшаются или увеличиваются и одновременно с этим сравниваются испытуемым с постоянным (контрольным) стимулом. После каждого предъявления соответствующей пары стимулов испытуемый должен сказать, когда он воспринимает стимулы как равные, большие или меньшие постоянного (контрольного) стимула.

В заключение отбираются те стимулы, которые воспринимались испытуемым как большие или меньшие постоянного (контрольного) стимула, и далее вычисляется минимальная средняя разница между ними и постоянным (контрольным) стимулом. Иными словами, за дифференциальный порог ощущения в данном случае принимается значение стимула, соответствующее середине межстимульного интервала, где в нисходящем ряду стимулов происходит смена типа ответа: от «больше» к «равно» и от «равно» к «меньше», а в восходящем ряду стимулов, соответственно, от ответа «меньше» к «равно» и от ответа «равно» к ответу «больше». Затем вычисляется среднее из всех четырех полученных значений, и оно рассматривается в качестве дифференциального (различительного) порога ощущений.

Метод постоянных стимулов (метод констант, частотный метод, метод истинных и ложных случаев) заключается в следующем. При пользовании этим методом абсолютный нижний и дифференциальный пороги ощущений устанавливаются не напрямую с помощью простых математических расчетов, как в случае применения двух описанных выше методов, а на основании более сложной математико-статистической обработки достаточно большого массива данных. При определении порогов ощущений с помощью этого метода испытуемому многократно предъявляют в случайном порядке определенное число постоянных, но величине стимулов, близких к пороговой величине (предполагается, что эти стимулы или равны порогу, или не намного отличаются от него). После множества предъявлений подобных стимулов определяется статистическая частота их опознания (порождения этими стимулами ощущений), и, но соответствующей частоте с помощью математических расчетов выясняются искомые пороговые значения стимулов. В психофизике данный метод считается наиболее точным и надежным и также используется для установления как абсолютного нижнего, так и дифференциального порогов ощущений. В последнем случае испытуемому предъявляются множество раз стандартный стимул и стимулы, сравниваемые с ним по величине.

Хотя в психофизике Г. Фехнера и в трудах современных психофизиков пороги ощущений рассматриваются в качестве некоторых высокоточных и абсолютных единиц измерения ощущений, на самом деле реальные оценки людьми своих ощущений в повседневной жизни практически никогда не даются на основе принятых в психофизике измерительных шкал. Эти оценки чаще всего являются приблизительными и относительными. Они зависят от уровня адаптации органов чувств человека к сложившейся стимульной ситуации. Этот уровень для человека выступает как своеобразная точка отсчета в оценках тех или иных ощущений с помощью сравнительных суждений типа «больше», «меньше» или «одинаково». Если люди находятся в одной и той же ситуации, то можно предположить, что их уровни адаптации являются примерно одинаковыми, а предлагаемые ими оценки своих ощущений — сравнимыми или сопоставимыми. Однако если такие оценки дают люди, находящиеся в различных условиях (ситуациях), то их оценки, скорее всего, будут несопоставимыми. Их точки отсчета, а также единицы «измерения» собственных ощущений могут оказаться различными. Это, по-видимому, и явилось одной из причин, почему психологи в прошлом, пользуясь методом интроспекции и изучая с его помощью представленные в сознании ощущения, приходили к различным выводам. Такое несоответствие данных было использовано как один из веских контраргументов против интроспекции, хотя на самом деле в расхождениях получаемых результатов, вероятно, повинна была не столько интроспекция, сколько различный уровень сенсорной адаптации тех людей, на которых проводились соответствующие исследования.

По результатам исследования порогов ощущений иногда строятся графики, с помощью которых определяются пороговые значения ощущений. Такие графики называются психометрическими кривыми. Практически определить пороги ощущений можно и с помощью психометрической кривой, образец которой представлен на рис. 1.25 (подобные психометрические кривые существуют для различных органов чувств и разных видов ощущений).

Рис. 1.25. Общий вид психометрической кривой.

По вертикальной оси данной психометрической кривой отложены значения частот возникновения ощущений, выраженные в процентах случаев, когда под влиянием соответствующего стимула (его значение откладывается по горизонтальной оси графика) у человека возникает ощущение. Психометрическая кривая строится на основе усредненных частот обнаружения разными людьми различных по величине сигналов-стимулов.

Когда психометрическая кривая построена, по ней можно следующим образом определить пороговое значение стимула. В качестве него выбирается то значение, которое с одинаковой частотой вызывает и не вызывает у многих людей ощущение (или его изменение, если с ее помощью определяются относительный или дифференциальный пороги ощущений).

От соответствующей точки на вертикальной оси графика (оси ординат) проводится горизонтальная пунктирная линия до пересечения с психометрической кривой. Затем из точки пересечения этой линии с психометрической кривой опускается перпендикуляр на горизонтальную ось графика (ось абсцисс). Та величина стимула, которая окажется отмеченной точкой пересечения данного перпендикуляра с горизонтальной осью графика, рассматривается в качестве значения порога ощущения.

Подведем итог обсуждению материалов, представленных в данном параграфе.

• 1. Ощущения, а вместе с ними и другие психические явления, можно измерять, оценивать количественно, применяя для этого методы математической статистики.
• 2. Определение Г. Фехнером основных порогов ощущений (абсолютного нижнего, абсолютного верхнего, относительного и дифференциального) приблизило психологов к практическому решению вопроса о границах шкал, предназначенных для измерения ощущений (установление абсолютного нижнего и абсолютного верхнего порогов ощущений) и поставило на повестку дня вопрос о выборе единиц измерения ощущений.
• 3. Открытие основного психофизического закона позволило измерять ощущения человека, т.с. оценивать их силу по величине порождающих их стимулов. Правда, впоследствии выяснилось, что основной психофизический закон не вполне соблюдается на границах измерительных шкал, близких к абсолютному нижнему и абсолютному верхнему порогах ощущений, а также для некоторых видов ощущений.
• 4. Г. Фехнер разработал методы точного определения пороговых значений ощущений и в качестве единицы измерения ощущений предложил использовать дифференциальный порог ощущений. Он полагал, что такой порог является постоянной величиной, однако это мнение было оспорено многими психологами, в частности С. Стивенсом.
• 5. С. Стивенс вместо логарифмической математической формы (функции) основного психофизического закона Г. Фехнера предложил пользоваться его степенной формой (функцией). Однако вопрос о том, какая из этих форм (функций) точнее отражает зависимость ощущений от стимулов и их динамику, до сих пор остается окончательно не решенным.
• 6. Наибольших успехов в плане измерения психических явлений ученые пока что добились в измерениях ощущений, хотя и здесь со временем возникли сложные проблемы. Среди таких проблем можно назвать какминимум две:
  • а) отсутствие единства в вопросе о математической форме основного психофизического закона;
  • б) расхождение во мнениях (а точнее — неопределенность) в решении вопроса о единице измерения ощущений.
• 7. Современная психология, в частности когнитивная, предложила новое, вероятностное представление о порогах ощущений, основанное, в свою очередь, на теории обнаружения сигналов.
• 8. Несмотря на указанные выше трудности, вполне можно утверждать, что современная психофизика в основном решила проблему измерения ощущений, и данное решение мало чем уступает решению аналогичных проблем измерения явлений, изучаемых в других науках.

• [1] Сама психофизика, подчиняясь логике развития всех наук, со временем стала дифференцироваться. Это, к примеру, проявилось в том, что последняя из указанных выше проблем, выделившись в качестве самостоятельной, вошла затем, как часть, в другую науку, получившуюназва11ие «П с иходиап юстика».
• [2] Определение дифференциального порога ощущений приводится ниже.
• [3] Со строго математической точки зрения такое допущение не вполне корректное, так какразница между ощущениями или — что-то же самое — дифференциальный порог ощущенийявляется конечным и не соответствует математическому определению бесконечно малой величины: такая величина не может быть, в принципе, оценена, тем более — точно. Кроме того, сомнение вызывает и утверждение о равенстве едва заметных различий в ощущениях, так какэти различия, во-первых, отличаются у разных людей, во-вторых, меняются под влиянием различных причин, в том числе интенсивности сравниваемых между собой стимулов. О некоторых из них говорится далее, в заключительном параграфе данной главы.
• [4] Этим условиям соответствует ситуация полной адаптации органа чувств и максимальногоповышения его чувствительности. Явление, называемое адаптацией, будет далее обсуждатьсяв следующем параграфе главы.
• [5] Кимбл Дж., Джармези II. Обнаружение пороговых сигналов и принятие решения // Психология ощущений и восприятия. М., 2002. С. 257.
• [6] Теория обнаружения сигналов была разработана в электротехнике на основе математикостатистической теории принятия решений. Эта теория представляет интерес для многих областей психологии. Она открывает перспективы в изучении процессов обработки информации, представленные, в частности, и частично уже реализованные в когнитивной психологии. Этиперспективы связаны с признанием и принятием в расчет того факта, что на наше восприятиеокружающего мира непосредственно влияют не только внешние стимулы, но и собственноевнутреннее психофизиологическое состояние человека.
• [7] Имеются физиологические данные, свидетельствующие о том, что логарифмическая зависимость между величиной раздражителя и силой ощущения возникает уже на уровне рецепторов, которые являются преобразователями воспринимаемых видов энергии в энергию нервныхимпульсов. Это преобразование, по-видимому, осуществляется по логарифмическому закону.
• [8] Имеется в виду тот случай, когда соответствующие кривые строятся приблизительно, на базе экспериментальных данных, получаемых с помощью интроспективно оцениваемыхощущений.