Измерение ощущений

 

То же самое  можно сказать о слухе: в полной тишине мы хорошо различаем малейший звук; в обстановке шума этот звук остается незаметным.

 

Это означает, что  относительная (или разностная) чувствительность может выражаться в других мерах, чем абсолютная чувствительность. Если абсолютная чувствительность выражается в интенсивности минимального раздражения, которое впервые вызывает ощущение, то относительная (или разностная) чувствительность выражается в той относительной  прибавке к исходному фону, которая  достаточна для того, чтобы испытуемый заметил его изменение.

 

Существенно, что  такая относительная прибавка, которая  впервые оказывается различимой, выражается для разных органов чувств в неодинаковых цифрах: для зрительных ощущений нужно добавить 1/100 прежней  освещенности, чтобы ее изменение  стало различимым; для слуха эта относительная прибавка должна превышать 1/10 исходного звукового фона; для осязания достаточно усиления силы исходного прикосновения на 1/30.

 

Исследователи пытались выразить этот закон в единой математической формуле; она и была найдена исследователями (немецкими психофизиологами Э. Вебером и Г. Фехнером) и выражена формулой 1:

 

 

 

где Е — показатель разностной чувствительности, Р —  исходный фон, а ?Р — величина добавления к этой исходной чувствительности, достаточная для появления ощущения изменения. Характерно, что величина этого прибавления (?Р) различна для  разных модальностей и выражается формулой 2:

 

 

 

Возможность измерить относительную (разностную) чувствительность расценивается психологами как  очень крупное достижение науки: ведь такие, казалось бы, очень субъективные переживания, как появление различий в исходном фоне ощущений, оказалось  доступным для количественного  анализа. Вот почему немецкий психофизиолог Г. Фехнер предположил, что только что отмеченный, едва различимый прирост раздражения (или разностный порог ощущения) следует оценивать как единицу ощущения. В своих дальнейших исследованиях он пришел к выводу, что этот относительный (или разностный) порог может быть выражен в математической формуле, согласно которой величина ощущения пропорциональна логарифму интенсивности действующего раздраженная

 

 

 

Эта формула, получившая название закона Фехнера, и была одним из первых точных законов, сформулированных в психологической науке.

 

Правило Вебера — Фехнера (формулы 1 и 2) пригодно, однако, лишь в средней, хотя и достаточно широкой зоне раздражений. В тех случаях, когда интенсивность раздражителя очень низка (и приближается к пороговой) или очень высока, относительная чувствительность оказывается значительно грубее. Этот факт указывает на известную биологическую обусловленность относительных (разностных) порогов и еще требует дополнительного объяснения.

 

 

Чувствительность и ее измерение

Не всякое раздражение  вызывает ощущение. Чтобы ощущение возникло, раздражитель должен достичь  определенной величины. Минимальная  величина раздражителя, которая впервые  вызывает ощущение, называется абсолютным порогом ощущения. Раздражители, которые не достигают ее, лежат под порогом ощущения. Так, мы не ощущаем отдельных пылинок и мелких частиц, опускающихся на кожу. Световые раздражители ниже определенной границы яркости не вызывают зрительных ощущений.

Величина абсолютного  порога характеризует абсолютную чувствительность органов чувств, или способность их реагировать на минимальные воздействия. Чем более слабые раздражители могут вызвать ощущение, т. е. чем меньше величина абсолютного порога, тем выше способность органов чувств реагировать на эти воздействия, тем больше абсолютная чувствительность. Абсолютная чувствительность численно равна величине, обратно пропорциональной абсолютному порогу ощущений.

Необходимым условием отчетливого  осознания воздействующего на нас  свойства предмета является передача возбуждения из корковой части того анализатора, на который действует  раздражитель, в корковые клетки, участвующие  в речевой деятельности. Только тогда  мы сможем осознать действующий раздражитель, словесно его обозначить и, если необходимо, сообщить о нем другому лицу. В  некоторых случаях возбуждение, захватывая корковые клетки данного  анализатора, не передается в клетки, связанные со словесными раздражениями. Тогда действующий раздражитель не сознается нами. Однако и в  этом случае он, как показали опыты  Гершуни, может вызвать у нас  некоторые реакции. Так, звуковой раздражитель, лежащий ниже порога ощущения, не приводя к словесной реакции, может вызывать, например, расширение зрачков, сужение кровеносных сосудов и другие реакции.

Существует несколько  способов определения порогов ощущений. В качестве примера опишем один из них — метод минимальных изменений. В этом случае слабый раздражитель плавно или небольшими ступенями изменяют до тех пор, пака не обнаружится та или иная реакция на появление или исчезновение раздражителя. Путем постепенного увеличения раздражителя определяется порог появления реакции. При уменьшении величины раздражителя регистрируется момент прекращения действия раздражителя, т. е. определяется порог исчезновения реакции. Величина абсолютного порога есть среднее арифметическое между двумя этими порогами.

Измеряя порог ощущения, надо учитывать продолжительность  действия раздражителя, так как в  зависимости от нее энергия, поступающая  на рецептор, меняется. При кратковременных  раздражениях интенсивность раздражителя, впервые вызывающего ощущение, должна быть тем больше, чем меньше время  его действия на рецептор. При определенном увеличении времени (для зрения это  около 3 секунд) интенсивность, необходимая  для возникновения ощущения, практически  не зависит от времени действия раздражителя.

Существенное влияние  на порог ощущения оказывает площадь  раздражения. Опыты показали, что  для кожи, сетчатки глаза и других органов чувств увеличение площади  раздражения позволяет уменьшить  интенсивность порогового раздражителя. Однако при большой площади раздражения  ее дальнейшее увеличение практически  перестает влиять на порог ощущения. Площадь раздражения и его  интенсивность могут, следовательно, в известных пределах компенсировать друг друга.

При благоприятных условиях абсолютная чувствительность органов  чувств может достигнуть поразительно высок о.й степени. С. И. Вавилов, экспериментально исследуя восприятие коротких вспышек света пороговой интенсивности, нашел, что глаз человека может реагировать всего на 7—8 квантов световой энергии (квант света или фотон — мельчайшая порция световой энергии, которая характеризует процесс излучения и поглощения света). Другие исследователи, применявшие метод Вавилова, установили, что глаз может реагировать всего на 2 кванта световой энергии. Это значит, что при условии прозрачной атмосферы глаз может воспринимать источник света, равный тысячным долям свечи, на расстоянии одного километра. Чтобы нагреть 1 грамм воды на ГС пороговой интенсивностью светового раздражителя, падающего на зрачок, эту энергию потребовалось бы накапливать в течение 60 миллионов лет.

Значительное влияние  на величину порога оказывает исходный уровень возбуждения в анализаторе. В условиях яркого дневного освещения  мы не видим на небе звезд, но отчетливо  видим их в темноте. При шуме движущегося  поезда мы не слышим обращенную к нам  шепотную, речь.

Французский физик Бугер показал, что отношение впервые замечаемого изменения яркости света к исходному ее уровню остается величиной постоянной, в то время как по абсолютной величине прирост яркости меняется. Мы замечаем, следовательно, не разность яркостей, а ее отношение к первоначальной яркости. В первой половине XIX века немецкий физиолог Вебер, исследуя ощущение тяжести, также пришел к выводу, что, «сравнивая объекты и наблюдая различия между ними, мы воспринимаем не различия между объектами, но отношение различия к величине сравниваемых объектов». Равным образом и изменения в освещенности комнаты мы замечаем в зависимости от исходного уровня освещенности. Если исходная освещенность составляет 100 люксов, то прибавка освещенности, которую мы впервые заметим, должна составлять не менее 1 люкса. Если же освещенность составляет 1000 люксов, то прибавка должна составлять не менее 10 люксов. То же самое относится к слуховым, двигательным и другим ощущениям.

Отношение прироста раздражителя к исходному фону, необходимое  для определения минимального различия между ними, в широких пределах остается величиной постоянной, составляя  для зрения 1/100, для слуха 1/10, для  проприоцепторов1/3. Это отношение  называется разностным порогом, или  порогом различения. Порог различения для каждого органа чувств есть постоянная относительная величина, показывающая, какую часть первоначальной величины раздражителя надо прибавить к ней, чтобы получить едва заметное изменение  ощущения.

Чувствительность к различению, или разностная чувствительность, подобно  абсолютной чувствительности, характеризуется  величиной, обратно пропорциональной разностному порогу.

Немецкий ученый Фехнер, исходя из опытов Вебера, сделал допущение, что едва заметный прирост раздражителя (разностный порог) является единицей ощущения и что, следовательно, величину любого ощущения можно характеризовать суммой всех порогов в пределах от абсолютного порога до уровня действующего раздражителя. Применяя исчисление бесконечно малых, Фехнер пришел к выводу, что величина ощущения пропорциональна логарифму интенсивности действующего раздражителя (закон Фехнера).

Закон Фехнера выведен из предположения, что разностный порог остается величиной постоянной, не зависящей от интенсивности исходного раздражителя. Однако, как было указано, это не соответствует действительности. Поэтому закон Фехнера справедлив лишь для средних интенсивностей и передает лишь общую тенденцию более медленного роста ощущения по сравнению с ростом раздражителя.