Психология и точные науки

Математика по праву считается самой точной из всех существующих наук, а физика, в свою очередь, является образцом не только точной, но и экспериментальной науки. По образцу и подобию физического эксперимента строились и проводились экспериментальные исследования во многих других науках, которые стали па путь экспериментирования позднее физики и избрали эксперимент как самый надежный и достоверный с точки зрения получаемых в нем знаний метод научного исследования. В свое время это коснулось и психологии. Когда в начале второй половины XIX в. она стала претендовать на точность своих знаний, понятий и законов, на признание в качестве науки среди развитых экспериментальных наук, образцом для организации и проведения научных исследований в психологии также послужила физика (преломленная соответствующим образом в физиологических исследованиях сенсорных систем и их работы). Психология и ученые, представлявшие ее, всегда стремились к тому, чтобы сделать свою науку по достоверности и точности получаемых знаний похожей на математику и физику.

В какой-то степени современным ученым-психологам удалось ряд отраслей своей науки приблизить к точным системам знаний. Это прежде всего психофизика, психофизиология, психология сенсорных процессов, инженерная психология. Остальные отрасли психологии пока что далеки от идеала точных наук, однако такое состояние дел мало зависит от самих ученых-психологов. Они изучают сложнейшие малопонятные явления, и к ним пока что не удалось подойти с точными математическими или физическими мерками.

Что же связывало раньше и объединяет сейчас математику, физику и психологию? Попробуем разобраться в этом вопросе.

Основы сближения психологии и математики начали закладываться еще в первой половине XIX в., когда немецкий астроном Ф. Бессель (1784—1846) обнаружил характерную ошибку, допускаемую астрономами в визуальной локализации положения небесных тел на небосклоне. Эта ошибка оказалась связанной с работой органа зрения человека, т. е. со зрительным восприятием. Для исправления данной ошибки Бессель вывел специальное, так называемое «личное» уравнение, позволяющее учитывать и корректировать ошибку зрения каждого астронома. Уравнение Бесселя, по существу, и явилось первой математической моделью, примененной в области психологии восприятия.

Ближе к середине XIX в. новый закон, связывающий психические и физические явления математическим уравнением, предложил немецкий физик Э. Вебер. Этот закон соотнес изменения ощущений человека с величиной стимулов, которые эти ощущения вызывают. Формула закона Вебера математически точно определяла, на какую величину необходимо изменить исходное значение стимула, чтобы у человека под его влиянием возникло ощущение новой силы.

Третий случай применения математики в психологии не заставил себя долго ждать. Коллега Э. Вебера по Лейпцигскому университету Г. Фехнер на основе закона Вебера путем его математического преобразования вскоре вывел основной психофизический закон, согласно которому по заданной величине физического стимула можно было точно определить силу связанного с этим стимулом ощущения. Формула основного психофизического закона (другое его название — закон Вебера — Фехнера) выглядит следующим образом:

где I — величина физического стимула; S — сила ощущения, которое этот стимул вызывает; К и С — константы или постоянные величины, зависящие от модальности ощущения (органа чувств, в котором ощущение возникает).

Данный закон, связывающий силу ощущения (психологическое явление) с величиной вызывающего его стимула (физическое явление) представляет собой математическое уравнение, мало чем уступающее уравнениям, которые применяются в физике, механике, технике и других точных областях научных и практических знаний. Взаимодействие психологии и математики благодаря появлению этого закона стало реальностью, и, начиная со второй половины в XIX в., оно постепенно расширялось и углублялось.

Следующий шаг в сближении психологии и математики был сделан в конце XIX в. Это произошло благодаря трудам английского ученого Ф. Гальтона и сотрудничавших с ним математиков Р. Фишера и Ч. Спирмена. Ф. Гальтон в это время интересовался проблемой передачи способностей по наследству. Он был убежденным сторонником того, что способности являются врожденными и передаются по наследству из поколения в поколение. Для доказательства этого Гальтон приступил к измерению способностей у родственников и людей, не находящихся между собой в родственных отношениях. Для этого ему понадобился специальный математический аппарат, который позволял бы сравнивать способности одних людей со способностями других людей и точно определять, существует ли зависимость между ними и отношениями родства. Такой аппарат вскоре был создан Гальтоном и его сотрудниками. Ч. Спирмен (1863—1945), в частности, предложил математико-статистический аппарат корреляций, который стал широко использоваться в психологии. Кроме того, Спирмен внес заметный вклад в разработку метода факторного анализа.

Он также занимался научными исследованиями в области психологии. Его работы были посвящены вопросам оценки (измерения) различных психических явлений, включая интеллект. Ч. Спирмен, в частности, предложил двухфакторную теорию интеллекта. Благодаря его усилиям в области психологии возникла и получила признание Лондонская школа психологии.

Математико-статистические процедуры количественной обработки психологических данных, начиная с этого времени, становятся обязательными для доказательства гипотез существования связей о наличии или отсутствии достоверных различий между изучаемыми психологическими величинами (корреляционный, дисперсионный анализ и методы статистического сравнения средних величин), а также для демонстрации того, что в основе некоторой совокупности данных лежат одни и те же причины (процедура факторного анализа).

Под влиянием этих успехов между психологией и физикой, психологией и математикой возникли новые области научных знаний: психофизика и математическая психология. В психофизике стали исследоваться связи, существующие между психическими и физическими явлениями, а в математической психологии — отношения между математикой и психологией как науками, а также возможность применения математических знаний в психологии и психологических знаний в математике.

Между психологией и физикой, начиная со второй половины XIX в., сложилась новая, пограничная область научных знаний — психофизика. Она определяется как наука о связях, существующих между физическими и психическими явлениями, в частности, между физическими стимулами и ощущениями, которые они порождают у человека. В рамках психофизики, основанной Г. Фехнсром, изучаются зависимости между параметрами ощущений человека и разнообразными физическими свойствами, которые их порождают. Например, известно, что слуховые ощущения человека возникают под влиянием колебаний давления воздуха, воспринимаемых внутренним ухом человека. Но сами слуховые ощущения имеют ряд качеств, например, громкость, высоту и тембр. Возникает, естественно, вопрос, как эти качества звука соотносятся с физическими характеристиками колебаний давления воздуха. На этот вопрос в физике и, соответственно, в психофизике получены конкретные ответы: громкость звука зависит от амплитуды колебаний давления воздуха, высота звука определяется частотой этих колебаний, тембр звука зависит от сочетания частот, имеющихся в воспринимаемых ухом человека многочастотиых колебаниях давления воздуха.

Ярким примером сотрудничества физиков и психологов выступает и современная когнитивная психология. Она представляет собой область знаний, в которой изучаются психические процессы человека, причем здесь они рассматриваются как процессы восприятия и переработки человеком информации. Данные процессы когнитивные психологи описывают примерно в тех же терминах, в которых в физике и связанных с ней технических и математических науках описываются процессы восприятия и переработки информации в технических системах (имеются в первую очередь в виду современные средства связи и компьютерная техника). Здесь также понятия и законы, открытые и первоначально получившие «прописку» в физике, используются психологами для современного понимания психических, или когнитивных, процессов.

Следует, тем не менее, признать, что до настоящего времени сотрудничество математики и физики, математики и психологии скорее напоминает путь с односторонним, чем с двухсторонним движением. Психологи гораздо больше нуждаются в математических и физических знаниях, чем наоборот: физики и математики в психологических знаниях.

Подведем итоги.

• 1. Связи психологии с точными науками, прежде всего, математикой и физикой, начали оформляться в XIX в. Их становлению и развитию способствовали открытия, касающиеся зависимости психических явлений (ощущений) от вызывающих их физических стимулов.
• 2. Первыми в истории психологии оформились плодотворные отношения между ней и физикой. Они привели к созданию в начале второй половины XIX в. пограничной области научных исследований — психофизики.
• 3. Развитию сотрудничеству психологии и математики способствовали два важнейших события, также произошедшие в XIX в.: открытие основного психофизического закона и разработка методов математической статистики.
• 4. Благодаря связям психологии с физикой и математикой, она превратилась в современную, точную и экспериментальную науку.
• 5. Развитие линии связей между психологией и точными науками в настоящее время успешно продолжается. В первую очередь это касается таких областей психологических знаний, как психофизика, математическая психология, инженерная психология, когнитивная психология и др.