Значение константы Вебера для различных органов чувств

Основываясь на экспериментальных данных Вебера, другой немецкий ученый - Г. Фехнер - сформулировал следующий закон, называемый обычно законом Фехнера: если интенсивность раздражений увеличивается в геометрической прогрессии, то ощущения будут расти в арифметической прогрессии. В другой формулировке этот закон звучит так: интенсивность ощущений растет пропорционально логарифму интенсивности раздражителя. Следовательно, если раздражитель образует такой ряд: 10; 100; 1000; 10 000, то интенсивность ощущения будет пропорциональна числам 1; 2; 3; 4. Главный смысл данной закономерности заключается в том, что интенсивность ощущений возрастает не пропорционально изменению раздражителей, а гораздо медленнее. В математическом виде зависимость интенсивности ощущений от силы раздражителя выражается формулой:

S = К * LgI + С,

(где S - интенсивность ощущения; I - сила раздражителя; К и С - константы). Данная формула отражает положение, которое носит название основного психофизического закона, или закона Вебера-Фехнера.

Спустя полстолетия после открытия основного психофизического закона он вновь привлек к себе внимание и породил много споров по поводу своей точности. Американский ученый С. Стивене пришел к выводу о том, что основной психофизический

закон выражается не логарифмической, а степенной кривой. Он исходил из предположения о том, что для ощущений, или сенсорного пространства, характерно то же отношение, что и для пространства стимулов. Данная закономерность может быть представлена следующим математическим выражением:

= K

где Е - первичное ощущения, ΔE - минимальное изменение ощущения, которое возникает при изменении воздействующего стимула на минимальную величину, заметную для человека. Таким образом, из данного математического выражения следует, что соотношение между минимально возможном изменение наших ощущений и первичным ощущением есть величина постоянная - К. А если это так, то соотношение между пространством стимулов и сенсорным пространством (нашими ощущениями) может быть представлено следующим уравнением:

= K

.

Данное уравнение получило название закона Стивенса. Решение этого уравнения выражается следующей формулой:

S = K × Rⁿ,

где S - сила ощущений, К - константа, определяемая избранной единицей измерения, п - показатель, зависящий от модальности ощущений и изменяющийся в пределах от 0,3 для ощущения громкости до 3,5 для ощущения, получаемого от удара электрическим током, R - значение воздействующего раздражителя.

Американские ученые Р. и Б. Тетсунян попытались математически объяснить смысл степени п. В результате они пришли к выводу, что значение степени п для каждой модальности (т.е. для каждого органа чувств) определяет соотношение между диапазоном ощущений и диапазоном воспринимаемых стимулов.

Спор о том, какой из законов является более точным, так и не был разрешен. Науке известны многочисленные попытки дать ответ на этот вопрос. Одна из таких попыток принадлежит Ю. М Забродину, который предложил свое объяснение психофизического соотношения. Мир стимулов опять представляет закон Бугера-Вебера, а структуру сенсорного пространства Забродин предложил в следующем виде:

т.е. добавил константу - z. В результате соотношение между миром стимулов и миром наших ощущений отражается в следующем уравнении:

= K

.

Очевидно, при z = 0 формула обобщенного закона переходит в логарифмический закон Фехнера, а при z = 1 - в степенной закон Стивенса.

Почему Ю.М. Забродин ввел константу z и каков ее смысл? Дело в том, что величина этой константы определяет степень осведомленности испытуемого о целях, задачах и ходе проведения эксперимента. В экспериментах Г. Фехнера принимали

участие "наивные" испытуемые, которые попали в абсолютно незнакомую экспериментальную ситуацию и ничего, кроме инструкции, не знали о предстоящем эксперименте. Таким образом, в законе Фехнера z = 0, что означает полную неосведомленность испытуемых. Стивене решал более прагматические задачи. Его скорее интересовало, как человек воспринимает сенсорный сигнал в реальной жизни, а не абстрактные проблемы работы сенсорной системы. Он доказывал возможность прямых оценок величины ощущений, точность которых увеличивается при надлежащей тренировке испытуемых. В его экспериментах принимали участие испытуемые, прошедшие предварительную подготовку, обученные действовать в ситуации психофизического эксперимента. Поэтому в законе Стивенса z=1, что показывает полную осведомленность испытуемого.

Таким образом, закон, предложенный Ю.М. Забродиным, снимает противоречие между законами Стивенса и Фехнера. Поэтому не случайно он получил название обобщенного психофизического закона.

Однако, как бы ни решалось противоречие законов Фехнера и Стивенса, оба варианта достаточно точно отражают суть изменения ощущений при изменении величины раздражения. Во-первых, ощущения меняются непропорционально силе физических стимулов, действующих на органы чувств. Во-вторых, сила ощущения растет гораздо медленнее, чем величина физических стимулов. Именно в этом состоит смысл психофизических законов.