I ласт I

Различные анализаторы обладают разной чувствительностью. О чувствитель­ности глаза мы уже говорили. Очень высока чувствительность и нашего обоня­ния. Порог одной обонятельной клетки человека для соответствующих пахучих веществ не превышает восьми'молекул. Чтобы вызвать вкусовое ощущение, тре­буется по крайней мере в 25 000 раз больше молекул, чем для возникновения обо­нятельного ощущения.

Абсолютная чувствительность анализатора в равной степени зависит как от нижнего, так и от верхнего порога ощущения. Величина абсолютных порогов, как нижнего, так и верхнего, изменяется в зависимости от разных условий: характера деятельности и возраста человека, функционального состояния рецептора, силы и длительности действия раздражения и т. д.

Другая характеристика чувствительности — это чувствительность к различию. Ее еще называют относительной, или разностной, так как это чувствительность к изменению раздражителя. Если мы положим на руку груз весом 100 граммов, а затем добавим к этому весу еще один грамм, то этой прибавки ни один человек ощутить не сможет. Для того чтобы ощутить прибавку к весу, необходимо доба­вить три-пять граммов. Таким образом, для того чтобы почувствовать минималь­ное различие в характеристиках воздействующего раздражителя, необходимо из­менить силу его воздействия на определенную величину, а та минимальное разли­чие между раздражителями, которое дает едва заметное различие ощущений, называется порогом различения.

Еще в 1760 г. французский физик П. Бугер на материале световых ощущений установил очень важный факт, касающейся величины порогов различения: для того чтобы почувствовать изменение освещенности, необходимо изменить поток света на определенную величину. Изменения характеристик светового потока на меньшую величину мы не сможем заметить с помощью наших органов чувств. Позднее, в первой половине XIX в. немецкий ученый М. Вебер, исследуя ощуще­ние тяжести, пришел к выводу, что, сравнивая объекты и наблюдая различия меж­ду ними, мы воспринимаем не различия между объектами, а отношение различия к величине сравниваемых объектов. Так, если к грузу в 100 граммов необходимо прибавить три грамма, чтобы почувствовать разницу, то к грузу в 200 граммов, для того чтобы почувствовать различия, необходимо добавить шесть граммов. Иначе говоря: чтобы заметить увеличение веса, надо к первоначальному грузу прибавить приблизительно '/^ его массы. Дальнейшие исследования показали, что подобная закономерность существует и у других видов ощущений. Например, если исходная освещенность комнаты составляет 100 люксов, то прибавка осве­щенности, которую мы впервые заметим, должна составлять не менее одного люк­са. Если же освещенность составляет 1000 люксов, то прибавка должна состав­лять не менее 10 люксов. То же самое относится и к слуховым, и к двигательным, и к другим ощущениям. Итак, порог различий ощущений определяется соотноше­нием

м,

где Д/ — величина, на которую должен быть изменен исходный, уже породивший ощущение стимул, чтобы человек заметил, что он действительно изменился; I — величина действующего стимула. Причем исследования показали, что относительная величина, характеризующая порог различения, является постоянной для конкрет­ного анализатора. Для зрительного анализатора это соотношение составляет при­близительно ¹/_то, для слухового — У_т, для тактильного — У₃₀. Таким образом, порог, различения имеет постоянную относительную величину, т. е. всегда выражается в виде отношения, показывающего, какую часть первоначальной величины раздра­жителя надо прибавить к этому раздражению, чтобы получить едва заметное различие в ощущениях. Это положение было названо законом Бугера—Вебера. В математическом виде этот закон может быть записан в следующем виде:

—

где сопз1 (константа) — постоянная величина, характеризующая порог различия ощущения, названная константой Вебера, Параметры константы Вебера приве­дены в табл. 7.1.

Таблица 7.1 Значение константы Вебера для различных органов чувств

Ощущения

Ощущение изменения высоты звука Ощущение изменения яркости света Ощущение изменения веса предметов Ошущение изменения громкости звука

Ощущение изменения давления на поверхность кожи

Ощущение изменения вкуса соляного раствора

Значение константы

0,003

0,017

0,020

0,100

0,140

0,200

Основываясь на экспериментальных данных Бебера, 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:

(где 5 — интенсивность ощущения; / — 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:

где Е — первичное ощущения, АЕ — 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 я 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:

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

где 5 - 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, К — 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:

АЕ

т. е. добавил константу — 2. В результате соотношение между миром стимулов и миром наших ощущений отражается в следующем уравнении:

Очевидно, при 2=0 формула обобщенного закона переходит в логарифмиче­ский закон Фехнера, а при г = 1 — в степенной закон Стивенса.

Почему Ю. М. Забродин ввел константу 2 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 2 = 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 г = 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.