Шкалирование ощущений. Законы Вебера, Фехнера и Стивенса

ОСНОВНОЙ ПСИХОФИЗИЧЕСКИЙ ЗАКОН — функция зависимости величины ощущения от величины раздражителя. Единой формулы О. п. з. нет, но есть его варианты: логарифмический (Фехнера), степенной (Стивенса), обобщенные (Бэрда, Экмана, Забродина и др.). Наибольшую степень обобщения имеет закон Забродина, включающий не только логарифмическую и степенную функции, но и все промежуточные между ними.

Закон Стивенса — вариант О. п. з. (С. Стивене, 1957) — степенная зависимость величины ощущения от величины стимула. Он установлен эмпирически на материале субъективного шкалирования, а также выводится теоретически аналогично закону Фехнера. Степенной закон Стивенса получил широкое распространение по той же причине, что и логарифмический закон Фехнера: он хорошо описывает многие эмпирические данные. По Стивенсу, его закон справедлив для любых раздражителей: как измеряемых объективно (интенсивность звука или света, вес, температура, длина или наклон линий и т.п.), так и не измеряемых (разборчивость почерков, серии рисунков и т.п.). Закон экспериментально проверен для более чем 20 стимульных признаков. Установлено, что показатели степени варьировали от 0, 3 (громкость) до 3, 5 (электрический удар). Степенная функция в логарифмическом масштабе на обеих осях координат имеет линейный вид с наклоном, зависящим от показателя степени.

Все же обнаружено, что данный закон индивидуально варьирует, зависит от диапазона стимулов, плотности их расположения в диапазоне, вероятности их предъявления; крутизна степенной функции в двойных логарифмических координатах неодинакова в разных участках стимульной оси. Предложен ряд модификаций закона Стивенса, но неясно, какая из них лучше. На сегодня установлено, что он хорошо описывает в первом приближении субъективные оценки сенсорных стимулов. Однако он не универсален, так как не охватывает обнаружение и различение сигналов, неудовлетворительно описывает интервальное и категориальное шкалирование и т.д.

Закон Фехнера — вариант О. п. з. (Г. Фехнер, 1860) — логарифмическая зависимость величины ощущения от величины стимула, выраженной в единицах порога.

Он выведен автором теоретически на основе ряда априорных постулатов (за недоказанность которых не раз подвергнут критике) и закона Вебера. Несмотря на критику, закон Фехнера сохраняет свое значение и сегодня, так как хорошо соответствует многим экспериментальным фактам, особенно полученным для простых функций, близких к биологическим, а также для шкал едва заметных различий, накопленных над абсолютным порогом.

Закон Вебера — Фехнера — эмпирический психофизиологический закон, заключающийся в том, что интенсивностьощущения пропорциональна логарифму интенсивности стимула.

В ряде экспериментов, начиная с 1834 года, Э. Вебер показал, что новый раздражитель, чтобы отличаться по ощущениям от предыдущего, должен отличаться от исходного на величину, пропорциональную исходному раздражителю. Так, чтобы два предмета воспринимались как различные по весу, их вес должен различаться на 1/30, для различения яркости двух источников света необходимо, чтобы их яркость отличалась на 1/100 и т. д.

На основе этих наблюдений Г. Фехнер в 1860 году сформулировал «основной психофизический закон», по которому сила ощущения p пропорциональна логарифму интенсивности раздражителя S:

где S₀ — граничное значение интенсивности раздражителя: если S<S₀, раздражитель совсем не ощущается.

Так, люстра в которой 8 лампочек, кажется нам настолько же ярче люстры из 4-х лампочек, насколько люстра из 4-х лампочек ярче люстры из 2-х лампочек. То есть, количество лампочек должно увеличиваться в разы, чтобы нам казалось, что прирост яркости постоянен. И наоборот, если прирост яркости постоянен, нам будет казаться, что он уменьшается. Например, если добавить одну лампочку к люстре из 12 лампочек, то мы практически не заметим прироста яркости. В то же время, одна лампочка, добавленная к люстре из двух лампочек, даёт значительный кажущийся прирост яркости.

Закон Вебера — Фехнера можно объяснить тем, что константы скорости химических реакций проходящих при рецептировании нелинейно зависят от концентрации химических посредников физических раздражителей или собственно химических раздражителей.

Психофизика занимается изучением ощущений. Существует 2 подхода: классическая психофизика (основное понятие - порог), и современная психофизика (теория обнаружения сигнала). Основатель сенсорной психофизики – Густав Фехнер. Фехнер искал определенное функциональное соотношение между областью интенсивности воспринимаемых раздражителей и областью интенсивности вызываемых ими ощущений.

Базовая посылка закона Фехнера: правило физика Вебера, который эмпирическим путем установил следующее: представим ситуацию, когда у испытуемого на ладонях малые веса, неразличимые. На 1 ладонь ему добавляют некоторый вес до тех пор, пока он не скажет "стало больше". Это зафиксировали. Затем резко увеличили веса - это уже тяжелые гири, сначала одинаковые по тяжести; все повторяется, и, когда, по ощущению испытуемого, вес одной гири стал ощутимо больше - фиксируем. Правило Вебера звучит так: величина разностного порога и ее изменение зависят от величины и изменения исходного раздражителя (стимула).

Итак, есть 3 постулата психофизического закона Фехнера, аксиома которого: существование линейной связи между стимулом и ощущением:

1 постулат – исходный: Как раздражитель (стимул), так и ощущение - это точки на определенной шкале, т.е.: ощущение - это число. (Современный психофизик сказал бы, что ощущения - это функции от ощущений, которые расположены рядом в пространстве и во времени. Но у Фехнера ощущение - это именно число).

Типы шкал по Фехнеру: Шкалы бывают неметрическими и метрическими.

Неметрические шкалы:

1) Шкала наименований (имен) – номинальная шкала - это просто названия каждого из множества объектов. Такая шкала Фехнера не устраивает – она слабая, нельзя установить соответствия.

2) Шкала порядка, или шкала рангов - вводится какой-то показатель (например, рост), причем не уточняется, насколько по этому показателю различаются объекты - интересует только порядок; люди по росту нумеруются, но разница в росте не уточняется. Здесь испытуемый свои ощущения только ранжирует.

Метрические шкалы:

3) Шкала интервалов - на ней есть числа и операции с ними, единица измерений, но на ней нет абсолютного нуля (например, градусник). На ней можно, ех., отмечать, насколько одно ощущение больше или меньше другого.

4) Шкала отношений - на ней есть и единицы, и абсолютный нуль: на ней можно не только складывать и вычитать, но также умножать и делить. На ней можно измерять не только на сколько, но и во сколько раз одно ощущение больше или меньше другого.

Фехнер хочет свести все к шкале отношений – как наиболее сильной шкале – отсюда 2 постулат:

2 постулат. Фехнер вводит абсолютный порог чувствительности как абсолютный нуль на его шкалах (он появляется только на 4-й шкале – шкале отношений).

Нижний абсолютный порог чувствительности - это такая минимальная интенсивность раздражителя, которая начинает вызывать ощущение в 75% случаев.

Верхний абсолютный порог чувствительности - это такая максимальная интенсивность раздражителя, которая вызывает ощущение той же модальности в 75% случаев (когда увеличение стимула ведет не к увеличению, а к снижению ощущения, к замене его на болевое или к исчезновению вовсе).

Разностный порог чувствительности - это такое min. различие между двумя интенсивностями раздражителя, между 2 стимулами, которое начинает вызывать едва заметное различие – ЕЗР - в 75% случаев - это очень разная у всех величина.

3 постулат Фехнера - основной: все ЕЗР субъективно равны - потому, что испытуемый не измеряет свои ЕЗР, он просто определяет их порядок, фиксирует, когда наступает различие, т. е. он может сказать только о субъективном равенстве раздражителей; следовательно, субъективно для него они являются одинаковыми. То есть, испытуемый нам дает шкалу порядка, а мы получаем шкалу отношений.

Этот постулат был раскритикован Стивенсом, который считал его глубоко теоретическим, тогда как Фехнер - вполне практическим.

Итак, 2-й психофизический закон – закон Стивенса. Базовая большая посылка у них одинакова - правило физика Вебера, который эмпирическим путем установил следующее: представим ситуацию, когда у испытуемого на ладонях небольшие веса, которые он не различает. На одну из ладоней ему начинают добавлять некоторый вес до тех пор, пока он не скажет "стало больше". Это зафиксировали. Затем резко увеличили веса - это уже тяжелые гири, сначала одинаковые по тяжести; все повторяется, и, когда, по ощущению испытуемого, вес одной гири стал ощутимо больше - фиксируем. Правило Вебера звучит так: величина разностного порога и ее изменение зависят от величины и изменения исходного раздражителя (стимула).

А отличие у Стивенса и Фехнера - в инструкции испытуемому: у Фехнера шкалирование косвенное (только шкала порядка) – человек может лишь сказать, есть или нет ощущения, сам он не может измерить его (метод минимальных изменений, метод средней ошибки, метод констант). По Стивенсу возможно прямое измерение ощущения; это связано с тем, что испытуемый способен, по мнению Стивенса, измерять свои ощущения самостоятельно, т.е. напрямую. Стивенс просил своих испытуемых сообщать, насколько и во сколько раз одно ощущение больше, чем другое; то есть, испытуемый сам устанавливал и абсолютный нуль, и единицу измерений.

Здесь методы меняются: на сколько и во сколько больше/меньше, т.е. применяется метод оценок. Т.о., у Стивенса сам испытуемый строит и шкалу порядка и шкалу отношений (т.е. шкалы и раздражений и ощущений). И эти эмпирические исследования показали, что функция является не логарифмической, а степенной. Стивенсу отказался от ЕЗР; min. различие в ощущении зависит от исходной величины ощущения - эти единички не равны, а возрастают по интенсивности кратно какой-либо постоянной. Мы получаем две геометрические прогрессии и в результате – степенную функцию - закон Стивенса.