Психофизический закон Вебера-Фехнера появился в результате исследований двух немецких психологов. Вебер и Фехнер утверждали, что интенсивность ощущения пропорциональна логарифму интенсивности стимула.
В 1834 году немецкий психолог Эрнст Генрих Вебер стал исследовать человеческое восприятие звуковых и слуховых стимулов, ощущений тяжести, вкуса, вибрации.
Вебер заметил, что человек воспринимает раздражители разной интенсивности, как одинаковые. Если к 120 горящим свечам добавить одну свечу, никто не заметит изменений в освещении. Человек почувствует разницу, только когда интенсивность стимула достигнет определенного уровня.
Вебер экспериментальным путем вычислил абсолютный порог ощущений, наименьший по интенсивности ощутимый стимул. Абсолютный порог является константой, но показатели различаются в разных сенсорных системах. В таблице указаны величины Вебера для разных сенсорных систем.
Рис.1 (Шиффман Х.Р. «Ощущение и восприятие»).
Вебер вывел пропорциональную зависимость абсолютной константы от дифференциального порога, от разницы в интенсивности ощущений, которую способен различить человек. Дифференциальный порог – количество свечей, которое добавляют к имеющемуся освещению. Закон Вебера указывает на пропорциональный характер зависимости дифференциального порога от абсолютной константы и выражается формулой:
Закон Вебера: Разница между двумя стимулами пропорциональна абсолютной величине
Другой немецкий ученый, основоположник психофизиологии и психофизики, Густав Теодор Фехнер взял за основу выводы Вебера. Он допустил, что едва заметные различия равны между собой и принял константу за единицу измерения. Фехнер получил ряд интенсивностей стимулов и ряд ощущений в цифровом выражении и построил психофизическую шкалу.
По шкале Фехнера ощущения растут в арифметической последовательности, интенсивность раздражителей – в геометрической. Для усиления воздействия требуется все более сильный стимул. Ощущения увеличиваются равномерно, изменения в интенсивности раздражителя происходят неравномерно и пропорционально. Следовательно, взаимосвязь ощущений и стимула можно выразить логарифмической функцией.
Рис. 2 (Шиффман Х.Р. «Ощущение и восприятие»).
Логарифмическое уравнение Фехнера отражает отношения ощущений и интенсивности стимула:
Закон Вебера-Фехнера объединяет результаты исследований двух ученых и утверждает, что:
Закон Вебера-Фехнера: Величина ощущения прямо пропорциональна логарифму интенсивности стимула
В экспериментах Вебера испытуемые поднимали и сравнивали грузы между собой. Вебер выяснил, что человек начинает чувствовать разницу, как только вес превышает абсолютный порог. Грузы 10 и 10,2 кг испытуемые воспринимали различными по весу, но вес в 10 и 10,1 кг ощущались равными. Разница в 200 гр ощущалась человеком, а прибавку к весу в 100 гр человек не чувствовал.
По мере увеличения груза росла минимальная прибавка к весу, доступная для восприятия. При сравнении груза в 20 кг второй груз должен весить не менее 20,4 кг. Прибавка в 200 гр уже недостаточна для сравнения более тяжелых грузов. Для груза весом 20 кг прибавка должна быть не менее 400 гр, для груза весом 30 кг – не менее 600 гр.
Вебер рассчитал, что прибавка в весе должна составлять примерно 2% от исходного веса, чтобы человек заметил разницу. Чем больший вес поднимают испытуемые, тем большая разница в весе становится ощутимой для восприятия.
Закон Вебера-Фехнера оказал значительно влияние на становление психофизической науки. Ученые внесли большой вклад в развитие представлений о человеческом восприятии. Следом за Вебером и Фехнером появились другие ученые и новые исследования, которые расширили исходные представления и внесли свои коррективы.
В современной науке степенной закон считается более соответствующим реальности, логарифмическая взаимосвязь является одним из возможных вариантов, а «пороги чувствительности не представляют собой абсолютной, неизменной величины» (С.Л.Рубинштейн «Основы общей психологии»).
Теория Вебера-Фехнера считается валидной при определенных условиях и при средних значениях интенсивности сигнала. Закономерности восприятия меняются при очень слабых и очень сильных стимулах. Помимо нижнего порога, теперь известно также о верхнем пороге восприятия.
Современная наука также знакома с понятием подпорогового восприятия, когда человек не осознает своих ощущений, но поведенчески реагирует на них. «Стимуляция, непосредственно не обнаруживаемая наблюдателем, влияет на его поведение, и степень этого влияния можно измерить» (Шиффман Х.Р. «Ощущение и восприятие»).
Эксперименты Вебера и Фехнера не учитывали влияние несенсорных факторов. «Пороги чувствительности существенно сдвигаются в зависимости от отношения человека к той задаче, которую он разрешает» (С.Л.Рубинштейн «Основы общей психологии»). На результаты влияют окружающая обстановка, мотивация испытуемых, ожидания, самочувствие и свойства внимания. Помимо психологических факторов есть еще и индивидуальные сенсорные способности каждого конкретного человека.
По закону Вебера-Фехнера, чем сильнее стимул, тем большее изменение требуется для восприятия различий. Несмотря на критику теории, выводы ученых применяются на практике:
