ОБЪЕКТИВНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И СУБСЕНСОРНАЯ

Стр 1 из 58Следующая ⇒

ОБЩАЯ ПСИХОЛОГИЯ

ТЕКСТЫ

В ТРЕХ ТОМАХ

Том 3

Субъект познания

Книга 2

Издание второе , исправленное и дополненное

Ответственный редактор В.В. Петухов

Редакторы-составители Ю.Б.Дормашев,

С.А.Капустин

Для студентов факультетов психологии высших учебных заведений по направлению 521000 — «Психология»

УМК «Психология»

Московский психолого-социальный институт

УДК 159.0(082.2) ББК 88.3 О 28

Рекомендовано отделением по психологии Учебно-методического объединения университетов РФ

Рецензенты:

В.А.Иванников, доктор психологических наук;

А.Н.Гусев, доктор психологических наук

Общая психология. Тексты: В 3 т. Т. 3: Субъект познания. Книга 2. О 28 Изд. 2-е, испр. и доп. / Отв. ред. В.В.Петухов. Для студентов факультетов психологии высших учебных заведений по направлению 521000 — «Психология». — М.: УМК «Психология»; Московский психолого-социальный институт, 2006. — 639 с.

Собрание оригинальных психологических текстов в трех томах, дополняющее любой базовый учебник по общей психологии, предназначено для проведения семинарских занятий по данному курсу и самостоятельного чтения.

Третий том, представляющий раздел «Субъект познания», состоит из трех книг. Во второй книге читатели знакомятся с экспериментальной психологией собственно познавательных процессов — ощущения, восприятия и мышления. Тексты могут быть использованы в таких традиционных разделах курса общей психологии, как «Психология восприятия» и «Психология мышления», а также как базовые в соответствующих спецкурсах, имеющих прикладную направленность.

Для студентов факультетов психологии высших учебных заведений, преподавателей, а также для всех интересующихся научной психологией.

© В.В.Петухов, отв. ред., 2006.
© Ю.В.Дормашев, С.А.Капустин, ред.-сост., 2006.
ISBN 5-93692-069-0 © УМК «Психология», оформление, 2006.

Содержание

Предисловие.................................................................................................................................... 7

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Часть 1. Основные положения психофизики

1. Пороги ощущений. Чувствительность. Субсенсорный диапазон
Методы измерения порогов. Косвенное измерение ощущений.
Закон Фехнера

29 34 39

Энген Т. Основные методы психофизики.........................................................................

Гершуни Г.В., Соколов ЕМ. Объективное измерение

чувствительности и субсенсорная ее область (Резюме)................................

Шиффжан X. Подпороговое восприятие.........................................................................

Макаров П.О. Об основном психофизическом законе .................................................

2. Методы прямого измерения ощущений. Закон Стивенса
Типы, шкал. Методы шкалирования

Гласе Дж., Стэнли Дж. [Измерение и типы шкал]……………………………….. 43

Стивене С. Методы шкалирования отношений…………………………………… 51

Джелдард Ф.А. [Сенсорные шкалы: методы построения шкал]………………….. 56

Стивене С. Психофизика сенсорной функции …………………………………… 62

Вудвортс Р., Шлосберг Г. Методы шкалирования ………………………………. 69

3. Основные положения теории обнаружения сигналов. Понятие
сигнала, шума, критерия, чувствительности. Кривые РХП

Шиффман X. Теория обнаружения сигнала (ТОС)............................................................. 76

4. Фурье-анализ зрительного восприятия

Логвиненко А.Д. [Понятие сенсорного оператора] ............................................................. 93

Шиффман X. Анализ пространственной частоты............................................................... 95

Логвиненко А.Д. Передаточная функция всей зрительной

системы в целом ............................................................................................................ 108

Часть 2. Факты, закономерности и результаты исследований восприятия

1. Восприятие цвета. Основные субъективные характеристики цвета и их объективные корреляты. Адаптация. Явление Пуркинье. Виды контрастов. Законы смешения цветов. Цветовой круг и треугольник. Цветовое тело. Теории цветового зрения

Величковский Б.М., Зинченко В.П., Лурия А.Р. Восприятие цвета................................. 113

Глейтман Г., Фридлунд A.., Райсберг Д. Исследование ощущений ............................. 125

Содержание

2. Восприятие пространства. Признаки удаленности
и глубины: окуломоторные, монокулярные
(изобразительные), трансформационные, бинокулярные.
Механизмы стереозрения: диспаратностъ,
теоретический и эмпирический гороптер,

зона Панума, стереограммы Юлеша

Шиффман X. Восприятие пространства: монокулярное

и бинокулярное зрение ................................................................................................ 140

Вудвортс Р. [Иллюзии восприятия удаленности и глубины]......................................... 186

Величковский Б.М., Зинченко В.П., Лурия А.Р. [Механизмы

стереозрения]................................................................................................................... 194

3. Восприятие движения. Системы восприятия
реального движения: изображение/сетчатка и глаз/голова.
Теории восприятия стабильности видимого мира.
Иллюзии восприятия движения: автокинетическое,
стробоскопическое и индуцированное движение,

эффект водопада. Восприятие времени

Грегори Р. Зрительное восприятие движения..................................................................... 197

Шиффман X. Восприятие времени......................................................................................... 220

Креч Д., Крачфилд Р., Ливсон Н. [Восприятие времени

и суждение о времени]................................................................................................... 245

4. Константность восприятия. Определение, виды,
процедура измерения, коэффициент константности.
Ядерно-контекстная теория. Связь константности
восприятия величины с признаками удаленности.
Теория перцептивных уравнений. Инвариантные
отношения в восприятии

Рок И. [Константность восприятия]....................................................................................... 248

Вудвортс Р. Отношение между величиной и расстоянием............................................. 262

Логвиненко А.Д. Перцептивные взаимодействия

и построение видимого мира...................................................................................... 266

5. Экспериментальные исследования восприятия пространства.
движения и константности восприятия в рамках экологической
теории. Понятие зрительной кинестезии

Гибсон Дж. [Экологический подход к изучению восприятия]....................................... 277

6. Предметность восприятия. Виды оптических искажений.
Исследования перцептивной адаптации к инвертированному
зрению. Феномены псевдоскопического восприятия: их описание
и объяснение. Правило правдоподобия. Создание искусственных
органов чувств и формирование у слепых «кожного зрения>>

Грегори Р. Смещенные изображения .................................................................................. 294

Логвиненко А.Д. Модификация зрительных направлений, зрительного

пространства и видимого мира.................................................................................. 308

Содержание

Компанейский В.Н. Псевдоскопические эффекты............................................................. 319

Столин В.В. Пространственная форма и предметность образа................................... 326

Логвиненко А.Д. Зрение без сетчатки.................................................................................... 333

Шиффман X. Кожное зрение: система

тактильно-визуального замещения.......................................................................... 339

7. Установка в восприятии. Потребности и ценности как
организующие факторы восприятия: экспериментальные
исследования в школе «Новый взгляд». Кросскулътурные
исследования восприятия: особенности восприятия
двухмерных изображений в отдельных культурах

Шиффман X. Перцептивная установка................................................................................ 344

Брунер Дж. Ценности и потребности как организующие

факторы восприятия..................................................................................................... 353

Коул М., Скрибнер С. Восприятие глубины на картинках............................................. 367

8. Экспериментальная психология восприятия
и изобразительное искусство

Фехнер Г.Т. [Эстетическое предпочтение форм]............................................................... 374

Кандинский В.В. [Язык красок] .............................................................................................. 379

Арнхейм Р. Равновесие.............................................................................................................. 398

Раушенбах В.В. [Пространственные построения в живописи]...................................... 429

Гибсон Дж. Законы графики .................................................................................................. 465

Тема 18. Экспериментальные исследования мышления

1. Метод самонаблюдения и исследования мышления
в вюрцбургской школе

Крогиус А.А. Вюрцбургская школа экспериментального

исследования мышления ............................................................................................ 470

2. Метод рассуждения вслух и его возможности

для исследования мыслительного процесса. Построение родословного дерева решения задачи. Построение графа решения задачи

Дункер К. Структура и динамика процессов решения задач

(о процессах решения практических проблем) ................................................... 474

Линдсей П., Норман Д. Решение задач.................................................................................. 486

3. Использование поведенческих и физиологических реакций
для изучения мыслительного процесса. Понятие
невербализованного операционального смысла.
Эмоциональная регуляция мыслительной деятельности

Тихомиров O. K. [Исследования мыслительного процесса

объективными методами]............................................................................................ 504

6 Содержание

4. Этапы творческого процесса. Факторы, влияющие
на успешность решения задач. Исследования условий
эффективности влияния наводящей задачи

на решение основной

Вудвортс Р. Этапы творческого мышления ...................................................................... 529

Креч Д., Крачфилд Р., Ливсон Н. Факторы, определяющие

решение задач ............................................................................................................. 533

Глейтман Г., Фридлунд А., Райсберг Д. [Препятствия при решении

мыслительных задач и способы их преодоления]............................................... 542

Леонтьев А.Н. Опыт экспериментального исследования мышления.......................... 549

Рубинштейн С.Л. Основная задача и метод психологического

исследования мышления............................................................................................. 557

5. Методы исследования понятий

Тихомиров O. K. [Методы изучения понятий]..................................................................... 565

Брунер Дж. Стратегия приема информации при образовании понятий...... 571

в. Исследования процессов умозаключения и принятия решения

Глейтман Г., Фридлунд А., Райсберг Д. Мыслительный процесс:

рассуждение и принятие решения............................................................................ 580

7. Восприятие и понимание речи

Глейтман Г., Фридлунд А., Райсберг Д. [Понимание речи]............................................. 591

Андерсон Дж.Р. [Распознавание речи и понимание языка]............................................ 597

8. Язык и мышление. Гипотеза лингвистической
относительности и детерминизма

Коул М., Скрибнер С. Лингвистическая относительность:

гипотеза Уорфа ............................................................................................................. 619

ПРЕДИСЛОВИЕ

В первой книге тома «Субъект познания» наши студенты познакомились с основные видами и уровнями развития познавательной сферы, а также с теоретическими подходами к изучению познания. Во второй книге мы обратимся к экспериментальной психологии собственно познавательных процессов — ощущения, восприятия и мышления.

Экспериментальная, а значит научная, психология начиналась с исследований сенсорных и перцептивных процессов. Эта тематика стала основной уже в первой психологической лаборатории, открытой В.Вундтом в 1875 г. в университете Лейпцига. Однако еще раньше, в 1860 г. вышла книга Г.Фехнера «Элементы психофизики», в которой была поставлена и решена задача измерения порогов ощущений. До этого о восприятии писали многие философы и физиологи. Возникло и успешно развивалось целое философское направление, получившее название сенсуализма, в котором единственным источником познания внешнего мира считалось ощущение. Сторонники рационализма, напротив, считали, что в процессах познания с самого начала участвуют априорные категории разума. В физиологию сенсорных процессов наиболее выдающийся вклад сделали И.Мюллер и Г.Гельмгольц. Можно сказать, что психологическое исследование познавательных процессов имеет два важных корня — философский и естественнонаучный. Однако только Г.Фехнеру и В.Вундту удалось перейти от интересных и важных философских идей и физиологических данных к строгим психологическим экспериментам. При этом они использовали методические разработки физиологов.

Первые исследователи познавательных процессов считали, что в любой научной работе следует идти от простого к сложному — от ощущения к восприятию и только затем к мышлению. Однако вскоре выяснилось, что эта простота только кажущаяся: в построении образа восприятия участвуют мышление, память, внимание и аффективно-волевые процессы. В.Вундт считал, что метод экспериментального самонаблюдения в исследованиях мышления не применим. Но представители вюрцбургской школы модифицировали его и стали изучать мышление в лаборатории. Огромный вклад в экспериментальные исследования как восприятия, так и мышления внесли гештальтпсихологи.

Предисловие

В настоящее время основные идеи, открытия и методы классической психологии восприятия и мышления вошли в арсенал современной когнитивной психологии. Вместе с тем благодаря развитию компьютерной техники разработаны более тонкие методики экспериментального изучения познавательных процессов. В результате было получено множество новых данных, которые невозможно объяснить с позиций какой-то одной теории и даже подхода. Благодаря работам Д.Гибсона возник новый, экологический, подход к исследованию восприятия, для которого характерно проведение исследований в условиях, близких к естественным. В современных исследованиях мышления наблюдается возрастающий интерес к процессам творчества, тесно связанным с воображением и мотивацией. Это также потребовало определенного изменения в методах эмпирического исследования — чисто лабораторный и строго контролируемый эксперимент оказался явно недостаточным.

К настоящему времени в экспериментальной психологии восприятия и мышления разработан целый ряд оригинальных методик, получено много интересных и, можно сказать, красивых данных. В данной книге мы попытались представить наиболее важные и известные в мировой психологии факты и закономерности, а также лучшие образцы методик, с помощью которых они получены. Полностью оценить их значение для психологии можно только после прочтения первой книги данного тома, в которой представлены основные теоретические подходы к исследованию восприятия и мышления. Методы и результаты исследований сенсорно-перцептивных процессов отражены в материалах к теме 17, а процессов мышления — в текстах к теме 18.

Материалы этой книги составлены с учетом программ семинарских занятий, подготовленных ранее проф. А.Д.Логвиненко и проф. О.К.Тихомировым. Мы благодарны за техническую помощь О.А.Захаровой, А.Г.Ма-калатия и Р.С.Шилко.

Отметим, что текстов в данном издании больше, чем в предыдущем: кроме основной литературы, указанной в программе семинарских занятий, мы включили дополнительную. Она может быть использована для докладов на семинарах или рекомендована для самостоятельного прочтения. Некоторые из этих текстов заинтересуют не только психологов, но и художников, архитекторов, дизайнеров и других представителей творческих профессий.

В заключение подчеркнем, что экспериментальная психология ощущения, восприятия и мышления является образцом строгого научного исследования и в то же время она чрезвычайно интересна и увлекательна. Мы надеемся, что с этим согласятся и читатели данной книги.

Ю.Б.Дормашев, кандидат психологических наук, доцент;

С.А.Капустин, кандидат психологических наук, доцент

(Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова, факультет психологии)

Тема 17

Экспериментальные исследования восприятия

Область подлинных ощущений, пороги чувствительности, понятие субсенсорного диапазона. Методы измерения порогов и шкалирования ощущений. Психофизическая функция. Постулаты и законы классической психофизики. Основные положения и задачи современной психофизики. Пересмотр понятия порога в теории обнаружения сигнала. Рабочая характеристика приемника. Классическая и современная постановка проблемы восприятия пространства. Восприятие формы и законы перцептивной организации. Восприятие положения, размера и удаленности объектов. Закон угла зрения. Основные признаки удаленности. Восприятие глубины, рельефа, основные механизмы стереозрения. Движения наблюдателя и инварианты пространственного восприятия, понятие градиента. Экологическая оптика. Проблема и классические объяснения стабильности видимого мира. Восприятие реального движения в объективной и субъективной системах отсчета. Иллюзорное восприятие движения объектов. Феномены стробоскопического, индуцированного движения, автокинетический эффект и условия их возникновения. Иллюзия индуцированного движения наблюдателя. Процесс порождения перцептивного образа и проблема его экспериментального изучения. Изменения условий наблюдения объектов: их кратковременное предъявление, создание перцептивных конфликтов. Правила порождения предметных значений образа как решения перцептивной задачи: инвариантные соотношения и перцептивные уравнения. Феномены и закономерности псевдоскопического восприятия. Описание псевдоскопических трансформаций как решения системы перцептивных уравнений. Феномены инвертированного зрения и проблема перцептивной адаптации. Роль значений в порождении чувственной основы образов: феномены «кожного зрения».

10 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Вопросы к семинарским занятиям: Часть1. Основные положения психофизики

1. Пороги ощущений. Чувствительность. Субсенсорный диапазон. Методы измерения порогов. Косвенное измерение ощущений. Закон Фехнера.

2. Методы прямого измерения ощущений. Закон Стивенса. Типы шкал. Методы шкалирования.

3. Основные положения теории обнаружения сигналов. Понятие сигнала, шума, критерия, чувствительности. Кривые РХП.

4. Фурье-анализ зрительного восприятия.

Часть 2. Факты, закономерности и результаты исследований восприятия

2. Восприятие пространства. Признаки удаленности и глубины: окуломо-торные, монокулярные (изобразительные), трансформационные, бинокулярные. Механизмы стереозрения: диспаратность, теоретический и эмпирический гороптер, зона Панума, стереограммы Юлеша.

3. Восприятие движения. Системы восприятия реального движения: изображение/сетчатка и глаз/голова. Теории восприятия стабильности видимого мира. Иллюзии восприятия движения: автокинетическое, стробоскопическое и индуцированное движение, эффект водопада. Восприятие времени.

4. Константность восприятия. Определение, виды, процедура измерения, коэффициент константности. Ядер-контекстная теория. Связь константности восприятия величины с признаками удаленности. Теория перцептивных уравнений. Инвариантные отношения в восприятии.

5. Экспериментальные исследования восприятия пространства, движения и константности восприятия в рамках экологической теории. Понятие зрительной кинестезии.

6. Предметность восприятия. Виды оптических искажений. Исследования перцептивной адаптации к инвертированному зрению. Феномены псев-доскопического восприятия: их описание и объяснение. Правило правдоподобия. Создание искусственных органов чувств и формирование у слепых «кожного зрения».

7. Установка в восприятии. Потребности и ценности как организующие факторы восприятия: экспериментальные исследования в школе «Новый взгляд». Кросс культурные исследования восприятия: особенности восприятия двумерных изображений в отдельных культурах.

8. Экспериментальная психология восприятия и изобразительное искусство.

Часть 1. Основные положения психофизики

1. Пороги ощущений. Чувствительность. Субсенсорный диапазон. Методы измерения порогов. Косвенное измерение ощущений. Закон Фехнера

Т . Энген

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ПСИХОФИЗИКИ¹

Сам Фехнер предложил три психофизических метода, которые вошли в психологию под именем основных методов. В литературе описываются и многие другие методы, но обычно они являются модификациями одного из этих трех методов. Эти основные методы сходны в одних отношениях и весьма различны в других. Все эти методы могут быть использованы для определения понятий, о которых шла речь выше. Выбор того или иного метода чаще всего зависит от двух практических и технических соображений: 1) характер континуума стимулов, т.е. могут ли стимулы изменяться непрерывно (или по крайней мере очень малыми шагами) или же они могут быть предъявлены только в дискретном виде. Использование дискретного предъявления стимулов необходимо, например, при изучении вкуса и обоняния; 2) характер организации стимуляции, например, одновременное или последовательное предъявление пар стимулов. В этом смысле при исследовании зрения мы располагаем большей свободой, чем при исследовании слуха. Сначала очень коротко, а затем более подробно рассмотрим основные психофизические методы.

1. Метод границ (едва заметных различий, минимальных изменений или серийного исследования). Это самый прямой метод определения порога. При определении разностного порога экспериментатор изменяет сравниваемый стимул малыми шагами в восходящих и нисходящих рядах. Испытуемый при каждом изменении стимула должен сказать, меньше, равен или больше переменный стимул по сравнению со стандартным. В результате эксперимента определяются значения переменного стимула, соответствующие смене категории ответа. При определении абсолютного порога стандартный стимул не предъявляется и задача испытуемого состоит в том, чтобы отвечать, обнаруживает он стимул или нет.

¹ Проблемы и методы психофизики / Под ред. А.Г.Асмолова, М.Б.Михалевекой. М.: Изд-во Моск, ун-та, 1974. С. 107-116, 119-130.

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

2. Метод установки (средней ошибки, воспроизведения или метод подравнивания). При определении разностного порога испытуемый, как правило, сам подстраивает сравниваемый стимул, который может непрерывно изменяться, к стандарту, т.е. устанавливает такое значение переменного стимула, при котором он кажется равным стандарту. Эта процедура повторяется несколько раз, а затем вычисляется среднее значение и вариабельность установок испытуемого. Среднее значений подравниваний (установок) является прямым показателем точки субъективного равенства, а вариабельность подравниваний, допускаемая испытуемым, может быть использована для вычисления разностного порога. При определении абсолютного порога испытуемый неоднократно устанавливает такое значение переменного стимула, которое по его мнению является самым низким среди обнаруживаемых им стимулов. Среднее этих установок принимается за абсолютный порог.

3. Метод постоянных раздражителей (метод истинных и ложных случаев или метод частот). В этом методе используется несколько постоянных дискретных значений сравниваемого стимула. При определении разностного порога каждое из них сравнивается со стандартным стимулом много раз. Для каждого из значений сравниваемого стимула подечитывается относительная частота разных ответов, например, ответов «меньше» и «больше». Если в опыте используются только две категории ответов, то испытуемый будет давать правильный ответ в половине случаев даже при одном только угадывании. Поэтому его разностный порог определяется как приращение или уменьшение величины сравниваемого стимула относительно стандартного, правильно оцениваемое им в 75% проб, т.е. посредине между 50% (случайная удача) и 100%. Это значение, соответствующее 75%, определяется интерполяцией или каким-либо другим из нескольких возможных статистических методов. Когда добавляется третья категория ответов типа «равно», «сомнительно» и тому подобное, метод постоянных раздражителей становится очень похож на метод границ. Метод постоянных раздражителей может быть использован также для измерения абсолютного порога. В этом случае стандартный раздражитель не применяется, а за абсолютный порог принимают такое значение сравниваемого стимула, который вызывает равное число ответов «да» и «нет».

Метод границ Абсолютный порог

Процедура опыта и вычисления при определении нижнего порога высоты звука методом границ показаны в табл. 1 (взята у Титченера¹).

¹ См.: TitchenerE.B. Experimental Psychology. N.Y. Macmillan, 1905. Vol. II. Quantitative.

Энген Г. Основные методы психофизики

Испытуемый получает инструкцию отвечать «да», когда он слышит тон, и «нет», когда он его не слышит в течение определенного интервала времени, указываемого экспериментатором. Перед основным опытом следует провести несколько предварительных тренировочных проб, чтобы убедиться, что испытуемый усвоил процедуру опыта. Словесные инструкции трудно сделать краткими и ясными и часто они дают худшие результаты, чем предварительная тренировка.

В первом столбце табл. 1 (читать сверху вниз) указаны ответы испытуемого на стимулы, предъявляемые в нисходящем ряду. Экспериментатор начинает этот ряд со сравниваемого стимула, равного 24 Гц и испытуемый отвечает «да». В каждой следующей пробе экспериментатор уменьшает частоту переменного стимула на 1 Гц, испытуемый продолжает давать положительный ответ до тех пор, пока частота переменного стимула не становится равна 14 Гц; тогда испытуемый отвечает «нет». Итак, порог лежит между 14 и 15 Гц. За порог принимается средняя точка — 14,5 Гц и эта

¹? — «сомневаюсь» считается как изменение категории ответа.

14 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

величина L ¹ записывается под первым столбцом как одно из значений абсолютного порога. Затем экспериментатор предъявляет стимулы в восходящем ряду, начиная с 10 Гц, т.е. значительно ниже только что измеренного порога и получает ответ «нет». Экспериментатор увеличивает частоту переменного стимула снова на 1 Гц в каждой пробе и получает положительный ответ при частоте 16 Гц. Таким образом, L = 15,5 Гц. Чередующиеся нисходящие и восходящие ряды повторяются возможно большее число раз или до тех пор, пока экспериментатор не убедится в относительном единообразии величины L . В последующих рядах он изменяет начальную точку, чтобы у испытуемого не формировались ложные представления. Трудно оценить околопороговые стимулы и даже добросовестный испытуемый может впасть в ошибку, руководствуясь каким-нибудь побочным признаком, который по его мнению облегчает выполнение задания.

Вычисление абсолютного порога по этим данным проводится следующим образом: величины RL могут быть усреднены (среднее арифметическое) тремя способами (два из них указаны внизу таблицы): 1) все отдельные величины L , указанные под верхней линией, суммируются и усредняются. Среднее значение — 14,5 Гц принимается за абсолютный порог. Среднее квадратичное отклонение этого распределения отражает вариабельность работы наблюдателя; 2) под второй линией приведены результаты усреднения каждой пары величин L , (одна из нисходящего, другая из следующего восходящего ряда). Эти усреднения делаются для того, чтобы получить средние в паре рядов значения L - Уср. L . Затем вычисляется среднее из этих средних. Значение абсолютного порога остается, разумеется, тем же, но среднее квадратичное отклонение будет меньше за счет исключения вариабельности, связанной с отдельными нисходящими и восходящими рядами; 3) все величины L в нисходящих рядах можно усреднить, чтобы получить значение абсолютного порога в нисходящем ряду². Таким же образом усредняются все величины L в восходящих рядах. Окончательное значение абсолютного порога является средним арифметическим этих двух средних. Само собой разумеется, что его численное значение будет таким же, как и в двух предыдущих способах, хотя значения порогов в восходящих и нисходящих рядах могут быть разными из-за определенных «постоянных ошибок». Ошибкой привыкания является тенденция сохранять ответ «да» в нисходящих рядах или ответ «нет» в восходящих рядах. Ошибка предвосхищения (или ожидания) имеет противоположный характер. Она связана с ожиданием перемены и, таким образом, сменой ответа «да» на ответ «нет» в нисходящем ряду и «нет» на «да» — в восходящем.

¹ L — от лат. Limen — порог. (Примечание редактора источника.)

² В отечественной литературе этот порог называется порогом исчезновения, а такой
же порог в восходящем ряду — порогом появления ощущения. (Примечание редактора
источника.)

Энген Т . Основные методы психофизики

Основная цель чередования нисходящих и восходящих рядов — сбалансировать любую из постоянных ошибок, если они возникают. Совпадение значений на шкале стимулов в восходящих и нисходящих рядах указывает на привыкание, а их расхождение — на предвосхищение (ожидание). Опыт и утомление оказывают противоположные влияния на результаты эксперимента, их легко оценить, сравнивая первую и вторую половины общего количества предъявленных рядов. Более точно эти влияния можно изучить при помощи анализа вариабельности¹. Оценкой достоверности абсолютного порога может служить стандартная ошибка среднего, вычисляемая по обычной формуле

где — среднее квадратичное отклонение (стандартное отклонение) распределения значений L , а N — количество восходящих и нисходящих рядов. Что касается задачи испытуемого при определении абсолютного порога методом границ, то желательно, чтобы он ограничивался двумя категориями ответов, «да» и «нет», и пытался угадывать, когда он не уверен. Это делается для того, чтобы избежать ответа «сомнительно», внезапно появившегося в данных Титченера, приведенных в табл. 1. Это особенно важно отметить потому, что в современной психофизике нередко используются малотренированные испытуемые.

Разностный порог

В целом процедура измерения разностного порога такая же, как и абсолютного, но чаще используются три, а не две категории ответов. Гипотетические данные приведены в табл. 2. Для сравнения в каждой пробе предъявляются два стимула: переменный и стандартный. Для оценки переменного стимула по отношению к стандартному предписывается использовать три категории ответов, соответствующих исследуемой модальности, например, такие как «больше» (+), «меньше» (-) и «равны» (=). Инструкция обязывает испытуемого угадывать категорию ответа, когда он не может уверенно различать стимулы. В этом случае для определения значений L рекомендуется следующая процедура: в нисходящем ряду надо учитывать только первый переход от «плюса» к «равно» и первый переход от «равно» к «минусу». Точно так же в восходящем ряду учитывается первый переход от «минуса» к «равно» и от «равно» к «плюсу».

Экспериментатор начинает, как и в предыдущем примере, со стимула, значительно превышающего стандартный, и идет по нисходящему ряду. Когда сравнительный стимул становится равен 5, положительная оценка испытуемого сменяется на оценку «равно». Экспериментатор про-

¹ См .: Gullford J.P. Psychometric methods. N.Y.: McGraw-Hill, 1954.

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

должает нисходящий ряд и первая оценка «минус» появляется на значении стимула, равном 3. Если разделить пополам шаговые интервалы¹, с которыми совпадает переход к другой категории ответа, то можно получить значения L для этого ряда: L (+) = 5,5 и L (-) = 3,5. Подсчеты в других столбцах показывают, как следует применять это правило в других рядах.

Для вычисления среднего по таблице в целом необходимо определить средние значения L (+) и L (-). Таким образом, весь диапазон сравниваемых стимулов будет разделен на две части: в верхней части преобладают положительные оценки, в нижней — отрицательные, а в средней остается интервал неопределенности (ИН), где чаще всего встречаются оценки «равно». Интервал неопределенности охватывает зону величиной в два разностных порога или е. з. р.: от «минуса» до «равно» и от «равно» до «плюса». А разностный порог, измеренный этим методом, определяется как ИН/2, т.е. 1,25/2 = 0,625. Это та физическая величина, добавление которой к стандартному стимулу (или уменьшение стандарта на эту величину) испытуемый всегда замечал бы, если бы не было константной ошибки. Средняя точка интервала неопределенности (равная

= 4,5) принимается за наиболее точную

¹ Интервал изменения переменного стимула. (Примечание редактора источника.)

Энген Т. Основные методы психофизики

оценку точки субъективного равенства (TCP). Теоретически это та точка, где с наибольшей вероятностью переменный стимул кажется равным стандартному или где число оценок «плюс» и «минус» одинаково. Как ни странно, точка субъективного равенства редко совпадает со стандартом. Если она расположена выше стандарта, то имеет место так называемая положительная константная ошибка (КО), если ниже стандарта, то отрицательная ошибка, как в последнем примере, где стандарт равен 5, а точка субъективного равенства — 4,5. Следует отметить, что эти константные ошибки уравновешиваются при вычислении разностного порога; иногда при исследовании восприятия они представляют интерес сами по себе.

Закон Вебера

Физический стимул, соответствующий разностному порогу, называют

Часто представляет интерес относительный порог различения, определяемый как S / S или отношение наименьшего замечаемого различия к интенсивности стимула. В нашем примере S / S = 0,625/4,5. Эта дробь получила название дроби Вебера. Согласно закону Вебера, она должна быть постоянной для различных значений раздражителя:

S / S = k , S = kS .

S / S различна для разных сенсорных модальностей, но постоянна для данной модальности при умеренных значениях стимула. Однако она существенно возрастает, когда S (величина стимула) приближается к порогу раздражения (абсолютному порогу). Отметим, что при вычислении дроби Вебера чаще используется точка субъективного равенства, чем стандарт, так как обычно оценки распределяются более симметрично относительно этой точки, а не стандарта. При вычислении дроби Вебера для практического использования это несущественно. Согласно закону Вебера, по мере уменьшения стимула S должно уменьшиться и S и, следовательно, на абсолютном пороге S должно быть наименьшим. Однако данные, приведенные на рис. 1, показывают, что этого не происходит: на самом деле S увеличивается при приближении к абсолютному порогу. Психофизики послефехнеровской поры¹ сознавали эту неадекватность закона Вебера и связывали ее с проблемой абсолютного порога. Поэтому был предложен модифицированный вариант закона Вебера, согласно которому

S/S + а = k или S = k(S + a),

где а — очень малая величина в континууме стимулов, близкая к абсолютному порогу, но не равная ему. Прибавление а к S делает S / S + a

¹ См.: Stevens S.S. (Ed.) Handbook of experimental psychology, N.Y.; Wiley, 1951. С. 36.

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Рис. 1. Проверка закона Вебера на взвешивании грузов. Испытуемый последовательно поднимал грузы одной рукой. S определялось методом констант по среднему квадратическому отклонению (см. текст). Суть в том, что дробь Вебера оказывается постоянной для большинства использованных стимулов, но возрастает при приближении к абсолютному порогу (закон Вебера становится несостоятелен). На рисунке представлены данные двух испытуемых

строго линейной функцией от S . При низких значениях стимула эта величина оказывает существенное влияние, но ее значимость падает по мере увеличения S и при больших значениях S величиной о можно пренебречь, поскольку она не оказывает заметного влияния на данные. Постоянную а можно рассматривать как значение S на абсолютном пороге или как величину «сенсорного шума». Это понятие представляет большой интерес с точки зрения современной теории обнаружения <...>. Сенсорный шум всегда имеет место и добавляется к величине стимула, предъявляемого экспериментатором. Экман¹ показал, как алгебраически вычислить постоянную а и если принять эту постоянную в качестве единицы, то «с общих теоретических позиций можно интерпретировать как абсолютную и разностную чувствительность, так и соотношение между величиной стимула и субъективной величиной»². Это скорее теория, чем факт; тем не менее новая форма закона Вебера, по-видимому, достоверно описывает данные о различении для всех сенсорных модальностей. Конечно, весьма желательны закономерные отношения. Поэтому дальнейшая эмпирическая разработка этой проблемы может оказаться весьма плодотворной, в частности, в связи с нейрофизиологическими исследованиями шума.

Закон Вебера утверждает, во-первых, относительность как принцип силы ощущения, согласно которому разностный порог возрастает с величиной раздражителя. Во-вторых, дробь Вебера S / S весьма различна для разных органов чувств и является важным показателем различи-

¹ См.: Ekman G. Weber's law and related functions // J. of Psychol. 1958. 47. P. 343-352.

² См. там же. Р. 350.

Энген Т . Основные методы психофизики

тельной чувствительности. Дробь Вебера колеблется от 1/333 или 0,3% для высоты чистых тонов¹, до 1/4 или 25% для интенсивности запаха². Ее величина зависит также от психофизического метода и состояния адаптации испытуемого³. В табл. 2, приведенной выше, дробь Вебера равна 0,139. (Для этого примера использовалась немодифицированная дробь Вебера). В соответствии с законом Вебера для получения е. з. р. (разностного порога) необходимо изменить стандартный раздражитель на 13,9%. Поскольку для стандарта, равного, например, десяти ( S — 10) S должно быть равно 0,139x10,00 — 1,39, что составляет 13,9% от 10. Иначе говоря, проверка закона Вебера означает определение величины или разностного порога, или е. з. р. — все это разные названия одной и той же физической величины — для нескольких по меньшей мере значений стандартного стимула, взятых в наиболее отдаленных по возможности точках континуума стимулов. <...>

Чем меньше дробь Вебера, тем острее восприятие. Таким образом, зрение и слух — наиболее чувствительные сенсорные системы, а вкус и обоняние — наименее чувствительные; остальные органы чувств занимают промежуточное положение между ними. <...>

Метод установки

Как следует из названия метода, испытуемый сам манипулирует непрерывно меняющимся сравниваемым стимулом. В некоторых случаях лучше, если манипуляции со сравниваемым стимулом производит экспериментатор, но в наиболее типичной форме этого метода подравнивать стимул к данному стандарту должен, согласно инструкции, сам испытуемый. Он делает это несколько раз. Данный метод применяется главным образом для измерения точки субъективного равенства, хотя он может быть использован и для определения разностного порога. Проиллюстрируем этот метод на данных опыта над иллюзией Мюллера-Лайера. Использованная в опыте установка показана на рис. 2. Линии имеют одинаковую длину, но линия слева — сравниваемый стимул — кажется длиннее, чем линия справа — стандарт. Выраженность иллюзии можно измерить как константную ошибку (КО) в физических единицах длины. Испытуемый сидит на расстоянии примерно двух метров от аппарата. Линии находятся на уровне его глаз. Он может изменять длину

¹ См.: Shower B.C., Buddulph R. Differential pitch sensitivity of the ear // J. Acoust.
Soc. Amer. 1931. 3. P. 275-287.

² См.: Stone H. Behavioral aspects of absolute and differential olfactory sensivity //
Ann. of the № 4 Acad, of Sci. 1964. 2. P. 527-534.

³Cm.: McBarney D.H., Kasschau R.A„ Bogart L.M. The effect of adaptation on taste jnd's // Percept, and Psychophys. 1967. 2. P. 175-178.

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

переменной линии, двигая «скобку» туда и обратно, прежде чем сделать окончательную подгонку. Экспериментатор сидит рядом за ширмой, он предъявляет 60 линий и записывает результаты подгонки наблюдателя с точностью до миллиметра. Испытуемый не знает, насколько точны его установки, так как задача опыта заключается только в том, чтобы определить, совпадают ли установки наблюдателя с физической длиной линии. Половина подгонок начиналась с переменной линии меньшей длины, чем стандарт, так что для подгонки требовалось движение от стандарта («От» или восходящая проба). Для другой половины переменная линия была установлена на большую длину, чем стандарт, и, следовательно, для подгонки необходимо движение к нему (проба «К» или нисходящая проба). Еще одно необходимое изменение заключалось в том, чтобы устанавливать переменные линии на различных расстояниях от кажущегося равенства в начале каждой пробы. Пробы «От» и «К» уравновешивались, чтобы исключить возможное влияние практики и утомления. Для этого первые 15 проб делались восходящими, следующие 30 — нисходящими и последние 15 — снова восходящими. Планируя опыт с подгонками, нужно учитывать и другие факторы, значимость которых зависит от общности требуемых психофизических данных.

Результаты опыта приведены в табл. 3. Прежде всего определяется, достоверна ли разница между стандартом (230,0 мм) и средней подгонкой (177,2 мм). Стандарт постоянен и для того, чтобы проверить эту разницу при помощи i-теста, необходимо учитывать стандартную ошибку одной только средней величины — средней подгонок, t , равное 29,3, при 59 степенях свободы показывает, что разница достоверна (р<0,01).

Энген Т . Основные методы психофизики

Таким же образом можно проверить влияние проб, направление движения, ориентации линии и т.д. при помощи более сложного t-теста в зависимости от количества потенциально значимых переменных и требований к степени общности результатов. Конечно, следует иметь в виду, что если сделано лишь несколько наблюдений, то невозможно очень точ-

Таблица 3

Определение точки субъективного равенства (TCP),

постоянной ошибки (КО) и переменной ошибки (ПО)

методом подгонки (подравнивания)*

			Пробы
«От»	мм	«К»	мм	«К»	мм	«От»	мм
1	181	16	189	31	177	46	166
2	162	17	183	32	180	17	178
3	168	18	194	33	180	48	177
4	168	19	192	34	179	49	184
5	162	20	197	35	181	50	198
6	159	21	180	36	162	51	195
7	168	22	177	37	170	52	191
8	150	23	188	38	164	53	193
9	159	24	179	39	170	54	194
10	152	25	197	40	162	55	196
11	169	26	192	41	154	56	192
12	179	27	188	42	154	57	196
13	176	28	179	43	162	58	187
14	178	29	178	44	148	59	188
15	181	30	185	45	158	60	191

* Примечание. Данные получены во время лабораторных работ студентов и не опубликованы.

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

но определить степень выраженности иллюзии, хотя в принципе может быть достигнута любая степень точности для каждого испытуемого.

Разность между точкой субъективного равенства и установкой наблюдателя в каждой отдельной пробе называется переменной ошибкой или ПО и варьирует по величине и направлению отклонения от М_пер во время проб. Таким образом, ПО измеряется по среднему квадратичному отклонению <...>. Поскольку и стандарт и постоянная ошибка неизменны, распределение оценок наблюдателя прямо отражает переменную ошибку. Среднее квадратичное отклонение (13,6 мм) этого распределения может использоваться в качестве показателя разностного порога. AS, соответствующая измеренному таким образом разностному порогу, обычно отличается по величине от S , определенной методом границ, но связана с ней линейным отношением. Среднее квадратичное отклонение, если систематически пользоваться им во время исследования, служит хорошей мерой различения. Для определения интервала неопределенности ИН можно использовать интервал между первым (Q₁) и третьим (Q₂) квартилями распределения.

Этот метод имеет ряд преимуществ. Одно, уже упомянутое, заключается в условной статистической обработке данных. Другое преимущество состоит в том, что такая естественная и прямая экспериментальная процедура более привлекательна для типичного испытуемого, хотя, по-видимому, он предпочел бы получать информацию о том, правильно ли он действует в каждой пробе. Интерес испытуемого поддерживается, так как он сам манипулирует со стимулом, но он может зайти за точку, которая в данный момент представляется ему точкой равенства. Таким образом в оценках важную роль играют как моторные навыки, так и время, которое затрачивает испытуемый на каждую оценку. Эти факторы влияют, вероятно, на вариабельность оценок и, следовательно, скорее на порог различения, чем на точку субъективного равенства. В общем, когда наблюдатель манипулирует со стимулом, несколько труднее по сравнению с двумя другими основными психофизическими методами поддерживать постоянными экспериментальные условия. Наконец, как упоминалось выше, многие стимулы невозможно менять непрерывно или малыми шагами. Этот метод не позволяет получить непосредственно значение разностного порога; он дает другую меру того же типа. Основное преимущество метода подравнивания заключается в простоте и быстроте определения показателей порога при наличии соответствующей аппаратуры. Этот метод трудно использовать при изучении таких сенсорных модальностей, в которых два сравниваемых стимула должны предъявляться поочередно (напр., грузы или звуки). В лучшем случае всегда приходится предъявлять сравниваемый стимул после стандарта, но при этом невозможно ни уравновесить, ни измерить такое влияние последовательности стимулов, как адаптация. <...>

Энген Т . Основные методы психофизики 23

Метод постоянных раздражителей

Этот метод касается определения стимулов, лежащих в переходной зоне, в которой за одну границу принимаются почти всегда воспринимаемые стимулы, а за другую — почти никогда не воспринимаемые стимулы. Если стимул или различие между стимулами воспринимается в 50% случаев, то они соответственно указывают положение абсолютного и разностного порогов. Для того, чтобы составить карту всей переходной зоны, обычно выбирают 5-9 различных стимулов в диапазоне от редко замечаемых до почти всегда замечаемых стимулов. При измерении абсолютного порога выбирают такие стимулы, которые лежат по обе стороны от порога раздражения или абсолютного порога. <.,.> Обычно используется только две категория ответов — «да» и «нет». «Пустые» пробы или «пробы — ловушки»¹ надо включать так, чтобы испытуемый не знал о них. Ответы на «пустые» пробы дают дополнительные сведения относительно влияния угадывания и других видов субъективных искажений ответа на величину индивидуальных абсолютных порогов. За абсолютный порог обычно принимают такое значение стимула, при котором он воспринимается в 50% случаев, хотя можно использовать и другие произвольные значения р.

Если метод постоянных раздражителей применяется для определения разностного порога, то выбирают стимулы, явно превышающие абсолютный порог и требуют от испытуемого оценивать их различие по сравнению со стандартным стимулом, взятым в середине диапазона. Заметим, что значение стимула, соответствующее 50%, в переходной зоне абсолютного порога соответствует точке субъективного равенства в переходной зоне разностного порога. За последний принимается значение стимула, который оценивается как больший по сравнению со стимулом, соответствующим точке субъективного равенства (как в методе границ) в 75% случаев. Поскольку в течение опыта используются одни и те же стимулы, этот метод называется методом постоянных раздражителей или иногда, когда предъявляется стандартный раздражитель, методом постоянных разностей между раздражителями. В последнем случае проба состоит в сравнении стандартного и одного из сравниваемых стимулов. Для того, чтобы уравновесить серийные эффекты, например, адаптацию, сравниваемый стимул в одной половине проб предъявляется первым, а в другой половине — вторым (или сначала слева, а потом справа и т.д.). Сравниваемые стимулы, как и в случае определения абсолютного порога, предъявляются в случайном порядке, возможно чаще; для каж-

¹ «Пустыми» пробами или «пробами-ловушками» называют пробы, в которых при определении разностного порога сравниваемый и стандартный стимул равны, а при определении абсолютного порога стимул не предъявляется. (Примечание редактора источника.)

24 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

дого значения стимула сравнение производится по крайней мере 20 раз. Задача испытуемого — установить по некоторому признаку, какой из стимулов больше — первый или второй, например, «второй груз тяжелее или легче?». Результаты сводятся в таблицу частот, частот обнаружения испытуемым раздражителя в случае абсолютного порога (50-процентный уровень) или частот, с которыми каждый сравниваемый стимул оценивается испытуемым как больший, чем стандарт (75-процентный уровень). Было отмечено, что обычно испытуемому разрешают пользоваться только двумя категориями ответов, хотя в одном варианте этого метода, который мы будем рассматривать несколько ниже, используется три категории ответов, например, больше, меньше и равно.

Поскольку необработанными данными этого метода являются частоты, с которыми испытуемый дает ответ той или иной категории на каждый сравниваемый стимул, этот метод часто называют также частотным методом, в связи с его процедурой. Фехнер называл его методом истинных и ложных случаев.

Зачем нужен этот дополнительный метод? В некоторых областях метод установки практически неприменим, так как многие стимулы невозможно изменять непрерывно. Метод границ связан с ошибками привыкания и ожидания, которых можно избежать, пользуясь методом постоянных стимулов, предусматривающим предъявление раздражителей в случайном порядке. Возможно, что он требует большего количества проб, но каждая проба весьма непродолжительна. Однако метод постоянных раздражителей может потребовать более тщательного планирования. Необходима по крайней мере одна предварительная проба (а часто и не одна) для того, чтобы установить, что ряд равноотстоящих стимулов охватывает переходную зону испытуемого. Метод постоянных стимулов гибок, хотя обычно он используется для определения разностного порога, закона Вебера и связанных с ними проблем. В известном смысле этот метод типичен для классической психофизики, которая уделяет особое внимание статистическому и непрямому подходу к психологическим величинам.

Ниже мы будем говорить об обработке данных, полученных методом постоянных стимулов. Более полный математический анализ способов обработки можно найти у Гилфорда¹, Люса и др.² Здесь же будут изложены только несложные и рациональные методы обработки данных. К сожалению, в истории классической психофизики, по-видимому, тщательные поиски наилучших способов обработки данных отодвинули на задний план проблему восприятия.

¹ См.: Guilford J.P. Psychometric methods. N. Y.: McGraw-Hill, 1954.

² См.: Luce R.D., Bush R.R., Galanter E. Handbook of mathematical psychology. N. Y.:
Wiley, 1963. Vol. 1.

Энген Т . Основные методы психофизики

Типичные данные показаны в табл. 4, взятой из неопубликованной работы, в которой изучалось влияние времени и пространства на различение длины линий. В работе были использованы два проектора промышленного изготовления со специальными адаптерами. С помощью адаптера менялась длина проектируемой на экран линии, на которую смотрел испытуемый. Длины линий в описываемой работе подбирались в предварительных опытах. Они были равны 61, 62, 63, 64, 65 мм со стандартом 63 мм (стандарт равен среднему сравниваемому стимулу). Линии рассматривались с расстояния около 2,3 м, Проекционные системы были снабжены устройством, позволявшим регулировать их положение в пространстве. При помощи этого устройства один проектор можно было установить в одном из нескольких вертикальных положений, а другой — в одном из нескольких горизонтальных положений Дистанционное управление позволяло регулировать длину линии в каждом проекторе, соотношение вертикально-горизонтальных положений обоих проекторов и продолжительность предъявления. Данные, приведенные в табл. 4, были получены в опытах с одним испытуемым, который оценивал линии по методу постоянных раздражителей с двумя категориями ответов, т.е. он должен был сообщать, длиннее или короче вторая линия, чем первая. Одна из линий была стандартом, который в одной половине проб предъявлялся первым, а в другой половине — вторым. Порядок предъявления пяти сравниваемых стимулов был случайным. Всего было сделано 500 оценок, по 100 на каждый из пяти сравниваемых стимулов. В табл. 4 указано, как часто испытуемый признавал каждый сравниваемый стимул более длинным, чем стандарт. (Величины в столбце z будут рассмотрены ниже). Каждый эксперимент требовал 2-3 дней, по несколько сеансов в день и перерывом для отдыха после каждых пятидесяти проб. До начала эксперимента было сделано 50 проб для тренировки испытуемого. Во время этой тренировки экспериментатор со-

Табпица 4

Экспериментальные данные о разностном пороге

видимой длины линий, полученные методом постоянных раздражителей*. Стандарт = 65 мм

Сравниваемый стимул, мм	Частота ответов «длиннее»	Р	z
61	22	0.22	-0,77
62	34	0,34	-0,41
63	59	0,59	0,23
64	83	0,83	0,95
65	93	0,93	1,18

* Примечание. Энген, неопубликованные данные.

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

общал испытуемому, правильна ли была его оценка. Во время опыта экспериментатор отмечал начало пробы, говоря «готово», но не оценивал действия наблюдателя. Решение о том, вводить ли поправки или подкрепления, зависит от цели эксперимента.

Данные, приведенные в табл. 4, получены при использовании метода постоянных раздражителей с двумя категориями ответов. Очевидно, что табулирование оценок «короче» не приводит к увеличению информации.

Простая графическая интерполяция медианы и Q

На рис. 3 изображена зависимость вероятности р от длины сравниваемых линий по данным табл. 4. При достаточно большой выборке ответов данные обычно ложатся на S-образную кривую. Меньшие по длине, чем стандарт, сравниваемые линии лишь изредка оцениваются как более длинные, а большие по длине — почти всегда оцениваются как более длинные. Точка, соответствующая на графике 63 мм (величина эталона) показывает, в какой части проб эта длина признана большей при предъявлении ее второй в паре равных линий. Это типичный результат так называемой «отрицательной ошибки временной последовательности», ошибки, которая сама по себе представляет очень интересную проблему из области восприятия. Соединив прямыми линиями точки, представляющие данные эксперимента, мы проводим горизонтальные линии от оси ординат на уровне 25, 50 и 75% до пересечения с ломаной лини-

Рис. 3. Зависимость вероятности оценок «длиннее» от длины линий, полученная методом постоянных раздражителей. Стандартный стимул -линия 63 мм. Подробности в тексте. Абсцисса - длина в мм; ордината - вероятность оценки «длиннее». Первому квартилю (Q₁) соответствует значение 61,2 мм, третьему квартилю (Q₃) - 63,6 мм, а медиане и точке субъективного равенства - 62,6 мм

Энген Т . Основные методы психофизики

ей¹. А затем опускаем вертикальные линии из точек пересечения на абсциссу, чтобы определить физические величины, соответствующие Q ₁ , медиане Q ₂ и Q ₃ , как это показано на рис. 3.

Медиана (Мед.) — та длина линии, которая теоретически должна быть признана более длинной в одной половине проб и более короткой — в другой половине. В этом случае она является точкой субъективного равенства (TCP), которую следует сравнивать с физической величиной стандарта. При определении точки субъективного равенства предполагается, что линия, соединяющая величины р, соответствующие 62 и 63 мм, является в первом приближении прямой. Однако, ошибка, связанная с этим, в зависимости от области приложения результатов, может не иметь серьезных последствий. В данном примере точка субъективного равенства или пятидесятипроцентный уровень равен примерно 62,5 мм. Само собой разумеется, что алгебраическое определение медианы также возможно и дает следующие результаты:

где 0,34 является полученным в эксперименте значением р, соответствующим 62 мм и лежащим непосредственно ниже искомого значения р, равного 0,50; а 0,59 соответствует 63 мм и лежит непосредственно выше искомого р.

Обратите внимание, что полученное значение стимула, соответствующее р = 0,50, является тем же самым, что и при графической интерполяции. Это и понятно: обе величины являются лишь приближениями, зависящими от сделанного выше допущения о линейности. Как и следовало ожидать от этих оценок, точка субъективного равенства, полученная обоими методами, близка к эталону. Однако пятидесятипроцентный уровень обычно не представляет большего интереса; только в опытах по измерению абсолютного порога наиболее важна эта точка, как соответствующая значению абсолютного порога. В данном опыте по определению разностного порога нужна мера вариабельности или неопределенности, а полуинтерквартильный диапазон, Q , является наиболее ценным в данном методе анализа.

Q = ¹/₂(Q₃-Q₁),

где Q₃ и Q₁ — длины линий, соответствующие значениям

р = 0,75 и р = 0,25 и полученные при помощи линейной интерполяции.

В нашем примере

Q = ¹/₂(63,6 - 61,2) - 1,2.

¹ В психофизике зависимость вероятности или частоты ответа от величины стимула принято называть психометрической функцией. (Примечание редактора источника.)

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Эта мера вариабельности используется как показатель различительной чувствительности или разностный порог, но численно она не равна разностному порогу, измеренному, например, методом границ, хотя и сходна с разностным порогом, определенным как половина интервала неопределенности ( L=ИН/2). Если допустить, что распределение частот оценок является нормальным, то можно воспользоваться средним квадратическим отклонением как мерой разностного порога в соответствии с уравнением

Среднее квадратическое отклонение имеет хорошо известные и полезные свойства и, несомненно, прямое определение его было бы лучшим методом. Итак, среднее арифметическое надежнее и предпочтительнее, чем медиана, если предполагается, что распределение оценок нормально.

Г . В . Гершуни , Е . Н . Соколов

ОБЪЕКТИВНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И СУБСЕНСОРНАЯ

ЕЕ ОБЛАСТЬ ( РЕЗЮМЕ )¹

В психологических исследованиях чувствительность человека характеризуют чаще всего порогом ощущения, т.е. порогом осознания факта воздействия внешнего раздражителя и речевого сообщения об этом. Однако давно известно, что далеко не все из того, что воспринимается человеком и афферентирует его поведение, осознается. Например, еще в 1863 г. сотрудница И.М.Сеченова Н.Суслова наблюдала в эксперименте эффект неосознаваемого восприятия. Она заметила, что характер ощущений, вызванных штриховым прикосновением к коже волоском Фрея или ножками циркуля Вебера, изменяется при прохождении через кожу слабого электрического тока, который сам по себе не вызывает каких-либо ощущений. Еще в прошлом веке стали известны факты бинаурального взаимодействия: изменение локализации источника звука, слышимого одним ухом, под влиянием другого, неслышимого звука, подаваемого на второе ухо².

Существование зоны чувствительности человека к неощущаемым раздражениям было прямо доказано в опытах известного советского физиолога Г.В.Гершуни. Позднее эта зона была определена им и количественно.

Во время Второй мировой войны Г.В.Гершуни обследовал больных с закрытыми травмами головного мозга после воздушной контузии,

¹ Хрестоматия по ощущению и восприятию / Под ред. Ю.В.Гиппенрейтер, М.Б.Миха-
левской. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1975. С. 226-232.

² Эти эксперименты описаны в работе Г.В.Гершуни (см.: Гершуни Г.В. О количест
венном изучении пределов действия неощущаемых звуковых раздражений //Проблемы
физиологической акустики. 1950. Т. 2. С. 28).

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Рис. 1. Взаимоотношение порогов улитко-зрачкового рефлекса и порогов слухового ощущения на разных стадиях течения патологического процесса у больных с нарушением слуха после воздушной контузии. Ордината — интенсивность звукового раздражения в децибелах относительно нормального абсолютного слухового порога (0 дБ); абсцисса — стадии патологического процесса. 130 дБ — полная глухота; сплошная жирная линия — порог слухового ощущения; пунктирная – порог улитко-зрачкового рефлекса; заштрихованная поверхность – диапазон субсенсорной активности. I — тотчас после травмы; II— V— стадии восстановления слуховой чувствительности; VI — норма. Внизу — схематическое изображение степени расширения зрачка (слева — при отсутствии раздражения, справа — при действии звука)

страдавших «постконтузионной глухотой»¹. Он обнаружил, что сразу после контузии, когда слуховые ощущения либо полностью отсутствуют, либо появляются только при действии очень сильных звуков, возникают такие ответные реакции организма, как изменение спонтанной электрической активности коры головного мозга — появление ритмов более высоких частот, чем до звука, изменение разности потенциалов кожи (кожно-гальваническая реакция) и улитко-зрачковый рефлекс — изменение диаметра зрачка при действии звука. При нормальном слухе улитко-зрачковый рефлекс возникает при действии звуков, интенсивность которых превышает порог слухового ощущения на 25—30 дБ. В условиях же патологии этот рефлекс возникает при интенсивностях звука на 20—60 дБ ниже порога ощущения. Любопытна динамика соотношения порогов ощущения и улитко-зрачкового рефлекса по мере восстановления слуховой функции (см. рис. 1). Сначала улитко-зрачковый рефлекс заметно усиливается, порог его резко снижается (II—III стадии патологического процесса). Это происходит, по-видимому, потому, что мозговые структуры, ответственные за появление улитко-зрачкового рефлекса (не только средний мозг, где находится эффекторное ядро рефлекса, но и представительство его в коре), раньше выходят из тормозного состояния, чем отделы коры, определяющие возникновение ощущения. В результате этого снижения порога улитко-зрачкового рефлекса существенно возрастает зона неслышимых звуков, которые вызывают этот рефлекс. Эта зона была названа Гершуни субсенсорной областью. В дальнейшем происходит снижение порога не только улитко-зрачкового

¹ См,: Гершуни Г.В. Изучение субсенсорных реакций при деятельности органов чувств // Физиологический журнал СССР. 1947, Т. 33. С. 303.

Гершуни Г . В ., Соколов Е . Н , Объективное измерение чувствительности... 31

рефлекса, но и порога ощущения, субсенсорная область уменьшается (стадии III, IV) и, наконец, отношения между слуховым ощущением и улитко-зрачковой реакцией нормализуются — слух восстановлен (стадии V, VI).

Другие непроизвольные реакции, регистрируемые в ходе патологического процесса, «ведут» себя подобным же образом.

Описанная динамика непроизвольных реакций человека при снижении чувствительности в результате патологического процесса использовалась в дальнейшем для диагностики и прогноза восстановления чувствительности .

Более поздние исследования Г.В.Гершуни и его сотрудников показали, что субсенсорная область существует и в норме. Ее пределы сильно зависят от функционального состояния человека и колеблются от 5 до 12 дБ для слуха.

Все эти данные показывают, что полная и точная характеристика сенсорных возможностей человека может быть получена только с помощью непроизвольных реакций.

Кроме того, в ряде случаев объективные реакции представляют единственную возможность измерения чувствительности: у маленьких детей, еще не полностью овладевших речью, при патологии головного мозга, связанной с нарушением речевой функции, при симуляции нечувствительности, а также во всех тех случаях, когда желательно провести измерение чувствительности, не привлекая внимание испытуемого к раздражителям специальной инструкцией, обусловливающей ответную реакцию.

Какие реакции организма используются в качестве объективных индикаторов чувствительности?

Целый ряд реакций, не поддающихся прямому произвольному контролю и возникающих при действии раздражителя как в самой сенсорной системе, так и в других системах организма рефлекторным путем. Перечислим их:

— реакции рецепторов (микрофонный эффект улитки, электро-ретинограмма и т.д.). Применение этих реакций в качестве индикаторов чувствительности весьма ограничено, так как они позволяют судить только о состоянии периферического отдела анализатора;

— реакции корковых отделов анализаторов (вызванные потенциалы, изменение спонтанной электрической активности коры, например депрессия хорошо выраженного альфа-ритма (8—12 кол./с);

— различные компоненты ориентировочного рефлекса (сужение кровеносных сосудов конечностей, кожно-гальванический рефлекс, движение глаз и головы в направлении раздражителя и др.);

— специальные адаптационные рефлексы (сужение зрачка на свет, сужение периферических кровеносных сосудов на холод);

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

— безусловнорефлекторные реакции (например, рассмотренный выше улитко-зрачковый рефлекс). Все перечисленные выше реакции возникают «с места», без предварительной выработки;

— различные условнорефлекторные реакции, вырабатываемые в результате сочетания условного агента с различными специальными раздражителями. Обычно в качестве условного агента используется раздражитель, адекватный для того анализатора, чувствительность которого измеряется. Выбор же подкрепления зависит от характера вырабатываемой условнорефлекторной реакции: для депрессии альфа-ритма — свет, для кожно-гальванической реакции — электрокожное раздражение, для мигания вдувание воздуха в глаз.

Определение чувствительности с помощью непроизвольных реакций ведется общепринятыми психофизическими методами, обычно методом постоянных раздражений.

Г.В.Гершуни¹ и Б.Н.Соколовым² с их сотрудниками были проведены многочисленные исследования соотношения порогов различных реакций, вызванных одним и тем же раздражителем, определены ограничения и возможности использования отдельных реакций в качестве индикаторов чувствительности. Основные результаты этих исследований схематически представлены на рис. 2. Эта схема показывает ряд характерных соотношений разных реакций в процессе измерения чувствительности. Чувствительность к индифферентным раздражителям может быть измерена только с помощью непроизвольных реакций типа R ₃ и оказывается довольно низкой (стадия I). Когда же раздражителю придается сигнальное значение, чувствительность резко возрастает, пороги разных реакций расходятся. Наиболее низкий порог имеют непроизвольные реакции, являющиеся компонентами ориентировочного рефлекса. Пороги ощущений, о которых мы судим по речевым ответам (R ₁, реч.), устанавливаются постепенно по мере уточнения смысла инструкции экспериментальной ситуацией и достигают своего высшего уровня.

На следующей, третьей стадии происходит упрочение и дифференцирование выработанных условных рефлексов. В силу этого ориентировочные реакции сохранны. Пороги всех реакций практически совпадают. Когда условные реакции упрочены (IV стадия), непроизвольные ориентировочные реакции угасают. Если о чувствительности анализатора судить только по ним, может показаться, что она резко снизилась. Однако пороги ощущения ( R ₁ , реч.) остаются на прежнем уровне, пороги произвольных условных двигательных реакций (R ₁, двиг.) даже несколько снижаются, т.е. при автоматизации обусловленного инструкцией ответного движения,

¹ См.: Гершуни Г.В. Общие результаты исследования деятельности звукового анали
затора человека при помощи разных реакций // Журнал высшей нервной деятельности.
Т. 7. 1957. С. 13.

² См.: Соколов Е.Н. Восприятие и условный рефлекс. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1958.

Гершуни Г . В ., Соколов Е . Н . Объективное измерение чувствительности... 33

Puc. 2. Схема изменений, определяемая но разным реакциям чувствительности анализатора в зависимости от общего числа наносимых раздражителей — п, раздражителей, являющихся сигналами определенных ответных реакций, — T и числа веподкрепляемых (дифференцировочных) раздражителей — p. R₁, — реакции, обусловленные речевой инструкцией испытуемому: R₁ реч .— словесный ответ (типа «Вижу», «Слышу»...); R_t двиг.— произвольная условная двигательная реакция. R₂ — условнореф-лекторные реакции, вырабатываемые при безусловном подкреплении: R₂ двиг. — условные мигательные; R₂ вегет.— условные кожно-гальванические. R₃ — реакции, возникающие без специальной выработки и речевых инструкций. Область расхождения порогов непроизвольных и словесной реакций заштрихована. I—IV — стадии изменения чувствительности. Переход от I стадии ко II соответствует приобретению раздражителем значения условного сигнала реакций R₍ или R₂. Ось ординат — чувствительность в условных единицах; ось абсцисс — число п, T, р

например нажатия рукой на кнопку, иногда появляются неосознаваемые двигательные ответы на неощущаемые раздражители. Все другие реакции показывают более высокую чувствительность анализатора: пороги услов-норефлекторных непроизвольных реакций оказываются несколько ниже порогов ощущения и произвольного двигательного ответа. Эта разница характеризует величину субсенсорной чувствительности нормального здорового человека.

На основании этих данных исследователи приходят к выводу о необходимости, во-первых, разделения понятий порога реакции и порога анализатора в целом и, во-вторых, о необходимости полиэффекторной регистрации ряда произвольных и непроизвольных реакций человека в процессе измерения чувствительности. Это позволяет получить полную и точную характеристику предельных сенсорных возможностей, с одной стороны, и обоснованное суждение о чувствительности анализатора, которая в каждый данный момент зависит от условий, характера и задачи деятельности, выполняемой человеком, с другой.

X . Шиффман ПОДПОРОГОВОЕ ВОСПРИЯТИЕ ¹

Как уже отмечалось выше, существуют пограничные условия стимуляции — например, когда уровень интенсивности сигналов очень невысок или когда время их действия невелико, при которых они не вызывают несомненной ответной реакции. Тем не менее возникает вопрос — могут ли эти незамеченные индивидуумами сигналы оказывать непрямое, но измеряемое влияние на их поведение? Этот общий и спорный вопрос можно сформулировать и более конкретно: возможно ли наблюдать последствия влияния, которое оказывает на поведенческие параметры подпороговая (буквально — лежащая ниже порога) стимуляция? Можно ли каким-нибудь образом обнаружить материю иначе, чем на уровне сознания? Иными словами — способна ли стимуляция, о которой наблюдатель не подозревает, все же оказать на него такое влияние, которое можно оценить?

Подпороговое восприятие — предмет большого числа теоретических и экспериментальных исследований, однако его валидность остается дискуссионной². Доказательства существования подпорогового восприятия получены многими экспериментаторами, и некоторые репрезентативные результаты будут рассмотрены ниже.

Установлено, что чрезвычайно быстро мелькающие картины, на которых представлены сцены, вызывающие положительные эмоции (например, котята, щенки, влюбленная пара, улыбающееся лицо) или отрицательные (например, труп или злое лицо), влияют на последующую оценку, казалось бы, нейтральных фотографий людей. Слайды, на кото-

¹ Шиффман X . Ощущение и восприятие. СПб.: Питер, 2003. С. 73-76.

² См.: Dixon F. Subliminal perception: The nature of a controversy. N. Y.: McGraw-Hill,
1971; Duncan J. Two techniques for investigating perception without awareness // Perception
& Psychophysics. 1985. 38. P. 296-298; Erdelyi M. A new look at the new look: Perceptual
defense and vigilance // Psychological Review. 1974. 81. P. 1-26; Smith K.H., Rogers M.
Effectiveness of subliminal messages in television commercial: Two experiments // Journal
of Applied Psychology. 1994. 79. P. 866-874; Vokey J.R., Read J.D. Subliminal messages:
Between the devil and the media // American Psychologist. 1985. 40. P. 1231-1239.

Шиффман X . Подпороговое восприятие

рых изображены люди, предварительно воспринимавшие на подпорого-вом уровне оптимистические сцены, оценивались более положительно (оптимистично), чем фотографии тех же самых людей, сделанные после предъявления им негативных сцен¹.

Более того, доказано, что эмоциональные раздражители, предъявленные на подпороговом уровне, активируют кортикальные зоны, участвующие в восприятии раздражителей, воздействующих на эмоции (в эмоциональном опыте). Уолен и его коллеги² нашли, что хотя эмоциональные раздражители и воздействовали на испытуемых на подпороговом уровне (т.е. не осознавались ими), они тем не менее вызывали соответствующую реакцию той зоны коры головного мозга, которая обрабатывает информацию, получаемую от стимулов, воздействующих на эмоции. Более конкретно, в своих опытах Уолен воздействовал на испытуемых стимулами, вызывавшими определенные эмоции, — перед испытуемыми мелькали фотографии людей, чьи лица выражали счастье, — и этот сигнал воспринимался на подпороговом уровне. Несмотря на то что испытуемые даже не подозревали о демонстрации им фотографий счастливых людей, результаты, полученные с помощью ФМРТ, свидетельствовали об усилении активности миндалевидного тела (участка коры головного мозга внутри средней части височной доли, который обрабатывает информацию, получаемую от эмоциональных раздражителей), т.е. о непосредственной реакции на эмоциональные сигналы.

Известно, что смысл подпороговых сигналов может быть понятен наблюдателю даже в том случае, когда сами сигналы остаются не обнаруженными им³. В опытах Фаулера разные слова (например, «повар») мелькали на экране с такой скоростью, что наблюдатели не успевали прочитать их (т.е. предъявлялись в режиме вспышки). За этим следовало надпороговое предъявление двух слов (например, «печь» и «взгляд»). Испытуемым предстояло выбрать, а возможно, даже и отгадать, которое из двух предъявленных слов ближе по смыслу к промелькнувшему слову «повар», предъявленному на подпороговом уровне. Результаты экспериментов показали, что выбор, сделанный наблюдателями, слишком правилен, чтобы его можно было назвать случайным. Так, если «подпо-

¹ См.: Krosnick J Л ., Metz A.L, Jusslm L.J., Lynn A.R. Subliminal conditioning of atti
tudes // Personality and Social Psychology Bulletin. 1992. 18. P. 152-162; Greenwald A.G.,
Draine S.C, Abrams R.L. Three cognitive markers of unconscious semantic activation //
Science. 1996. 273. P. 1699-1702; Murphy S.T., Zajonc R.B. Affect, Cognition, and Awareness:
Affective priming with optimal and suboptimal stimulus exposures // Journal of Personality
and Social Psychology. 1993. 64. P. 7213-739; Murphy S.T., Zajonc R.B., Monahan J.L.
Additivity of nonconscious affect: Combined effects of priming and exposure // Journal of
Personality and Social Psychology. 1995. 69. P. 589-602.

² См.: Whalen P.J. Pear,vigilance and ambiguity: Initial neu-roimaging studies of the
human amygdala // Current Directions in Psychological Science. 1998. 7. P. 1-11.

³ См.: Fowler С A., Wolford G., Slade Д., Tassinary L. Lexical access with and without
awareness // Journal of Experimental Psychology: General. 1981. 110. P. 341-362.

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

роговые» слова шли вслед за промелькнувшим, необнаруженным словом «повар», наблюдатели гораздо чаще выбирали слово «печь», чем слово «взгляд». Эти результаты позволяют предположить, что такие семантические свойства, как смысл сигнала, предъявляемого на уровне, недостаточном для его обнаружения, в определенной мере воспринимаются и обрабатываются наблюдателем¹.

Семантическая установка

Вторым способом демонстрации сублименального восприятия, аналогичным описанному выше, является способ, названный семантической установкой ( semantic priming ). Его суть заключается в том, что последовательно предъявляются два слова и смысл первого предопределяет восприятие второго. Так, представление слова «медсестра» может служить установкой для распознавания или узнавания слова, являющегося тест-объектом, — «доктор». Аналогично этому реакция наблюдателя на слово «доктор» (например, он называет его) наступает быстрее в том случае, когда его предъявлению предшествует предъявление установочного слова «медсестра», а не слова «ограда», не связанного с ним по смыслу. В эксперименте, проведенном Балотой², одной группе наблюдателей установочные слова предъявляли на подпороговом уровне (т.е. настолько быстро, что никто из наблюдателей не успевал прочитать их), а второй группе наблюдателей их предъявляли на надпороговом уровне. Для конкретного целевого слова (например, «ярд») установками служили как близкие по смыслу слова (например, «дюйм»), так и не связанные с ним (например, «печь») или просто бессмысленный набор символов (например, ХХХХ). Основной результат этого эксперимента заключается в том, что наблюдатели быстрее реагировали на конкретное тестовое слово в том случае, если ему предшествовала близкая по смыслу «затравка» (установка) (например, «дюйм — ярд»), чем в случае, когда установка не имела к нему никакого отношения (например, «печь — ярд»). Облегчающее задачу влияние семантической установки было обнаружено как в случае ее подпорогового, так и надпорого-вого предъявления. Установки не только облегчают восприятие слов и их значений. Так, Бар и Видерман³ установили, что фотографии разных предметов, предъявленные в режиме мелькания, а потому не идентифицированные наблюдателями, в дальнейшем, когда спустя 15 мин они снова про-

¹ См.: Cheesman J., Merikle P.M. Priming with and without awareness // Perception &
Psychophysics. 1984. 36. P. 387-305.

² См.: Balota DA. Automatic semantic activation and episodic memory encoding //
Journal of Verbal Learning & Verbal Behavior. 1983. 22, P. 88-104.

³ См.: Bar M„ Biederman I. Subliminal visual priming // Psychological Science. 1998. 9.
P. 464-469.

Шиффман X . Подпороговое восприятие

мелькнули перед глазами наблюдателей, облегчили восприятие запечатленных на них предметов.

Отмечено также облегчение распознавания тест-объектов, достигаемое с помощью представляемых на подпороговом уровне сигналов — установок¹. Более того, применив томографию, авторы показали, что использование семантических установок действительно активирует определенные кортикальные зоны. А это значит, что достаточно сложные когнитивные процессы, влияние которых на активность мозга поддается измерению, могут протекать даже тогда, когда наблюдатель и не подозревает об этом.

Последнее, о чем хотелось бы сказать, это то, что облегчающее влияние семантических установок на распознавание слов не беспредельно. Гринвальд и его коллеги, используя метод семантических установок, показали, что, будучи предъявленными на подпороговом уровне, они действительно влияют на восприятие следующих за ними слов, являющихся тест-объектами, но это влияние нестабильно и кратковременно². Авторы нашли, что облегчающее влияние установки на восприятие смысла тестового слова (стимульного материала, тест-объекта) эффективно лишь в том случае, если последнее появляется не позднее чем через 0,1 с после первого.

Таким образом, результаты изучения подпороговых семантических установок свидетельствуют о том, что стимул, о котором наблюдатель даже не подозревает, может влиять на его перцептивную активность³. (Однако обратите внимание на то, что статус метода подпороговых семантических установок в известной мере дискуссионен⁴.)

Изложенное выше свидетельствует о том, что слабый, пограничный — подпороговый — сигнал может быть воспринят и зарегистрирован сенсорной системой и закодирован на уровне подсознания. Однако нет экспериментальных доказательств того, что подпороговое сенсорное стимулирование и сопровождающее его нейронное кодирование оказывают существенное воздействие на мысли и представления человека, способны заметно повлиять на его поведение или изменить его⁵. Иными словами, доказатель-

¹ См.: Dehaene S., Naccache L„ he dec H„ Koechlin E., Mueller M., Dehaene-Lambertz,
van de Moortele P.F., Le Bihan D. Imaging unconscious semantic priming // Nature. 1998.
395. P. 597-600.

² См.: Greenwald A.G., Draine S.C.Abrams R.L. Three cognitive markers of unconscious
semantic activation // Science. 1996. 273. P. 1699-1702.

³ См.: Marcel A.J. Conscious and unconscious perception: Experiments on visual masking
and word recognition // Cognitive Psychology. 1983. 15. P. 197-237.

⁴ См.: Bernstein I.H., Bissonnette V., Vyas A., Barclay P. Semantic priming. Subliminal
perception of context? // Perception & Psychophysics. 1989. 45. P. 153-161.

⁵ Smith K.H., Rogers M, Effectiveness of subliminal messages in television commercial:
Two experiments // Journal of Applied Psychology. 1994. 79. P. 866-874; Vokey J.R., Re
ad J.D. Subliminal messages: Between the devil and the media // American Psychologist.
1985. 40. P. 1231-1239.

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

ство существования подпорогового восприятия само по себе еще не означает, что при помощи подпороговых сигналов можно манипулировать людьми или заставлять их делать что-либо. Следовательно, высказываемые время от времени мысли о том, что рекламодатели способны навязывать покупателям ненужные товары, с научной точки зрения несостоятельны. Однако этот дискуссионный вопрос привлек внимание к различию между такими простыми процессами, как обнаружение и распознавание сигнала в лабораторных условиях, и более сложными реакциями, к которым относятся совершение покупки или выражение предпочтений.

Прежде чем завершить обсуждение подпорогового восприятия, приведем наводящее на размышления высказывание Диксона о его происхождении и роли.

Можно поспорить с теми, кто считает, что оно (подпороговое восприятие) не является результатом эволюции. С эволюцией мозга, создавшей основу для сознательного восприятия, должен был эволюционировать и контрольный механизм, посредством которого эта новая система с ограниченными возможностями могла быть использована максимально эффективно. Теоретически этот контроль мог реализоваться двояко — либо за счет жесткого ограничения периферической сенсорной активности, либо за счет изменяющихся ограничений на проникновение в сознание. Очевидно, что с эволюционной точки зрения первая из этих альтернатив была менее ценной для выживания¹.

¹ Dixon F. Subliminal perception: The nature of a controversy. N. Y.: McGraw-Hill, 1971. P. 321.

Л. О. Макаров

ОБ ОСНОВНОМ ПСИХОФИЗИЧЕСКОМ ЗАКОНЕ¹

Два столетия назад, в 1760 г., Бугер исследовал свою способность различать тень, отбрасываемую свечой, если экран, на который падает тень, одновременно освещается другой свечой. Его измерения довольно точно установили, что отношение I ( M — минимальный воспринимаемый прирост освещения, I — исходное освещение) — величина сравнительно постоянная в отличие от абсолютных величин I. В 1834 г. Э.Вебер повторил забытые к тому времени опыты Вугера. Изучая различение веса, он показал, что минимально воспринимаемая разница в весе представляет собой постоянную величину, равную приблизительно ¹/₃₀, т.е. груз в 31 г различается от груза в 30 г; груз в 62 г от груза в 60 г; 124 г от 120 г и т.д. Такое же постоянство в отношении минимального воспринимаемого прироста раздражения к его исходной величине Вебер установил для зрения (различение длины линий) и слуха (различение высоты тона). Вебер предполагал, что им обнаружен важный общий принцип, однако специального закона он не сформулировал.

Выражение «закон Вебера» принадлежит Фехнеру, но впоследствии укоренилось выражение «закон Вебера—Фехнера», так как роль Фехнера в разработке проблемы измерения ощущений исключительно велика. Фехнер рассуждал следующим образом. Мы не можем измерить ощущение. Мы можем только удостоверить, есть ли ощущение, больше, меньше или равно данное ощущение другому. Но поскольку мы можем измерять стимулы, мы можем измерить и минимальный стимул, необходимый для вызова ощущения или для того, чтобы минимально усилить или минимально ослабить имеющееся в наличии ощущение. Поступая таким образом, мы измеряем чувствительность как величину, обрат-

Хрестоматия по ощущению и восприятию / Под ред. Ю.Б.Гиппенрейтер, М.Б.Ми халевской. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1975. С. 249-252.

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

ную порогу. Фехнер ввел понятие об абсолютной и различительной (или дифференциальной, или разностной) чувствительности: абсолютная чувствительность измеряется абсолютным порогом, т.е. минимальной интенсивностью раздражения, вызывающей ощущение, различительная чувствительность измеряется разностным порогом, т.е. минимальным приростом интенсивности раздражения, вызывающим усиление или ослабление ощущения, по отношению к исходной интенсивности раздражения. Так, если груз в 60 г ( I ) оценивается как равный по весу грузу в 61 г и чуть более легкий, чем груз в 62 г ( I ₁ ), то минимальный воспринимаемый прирост веса будет равен:

где с — константа пропорциональности. Формула (2) — это «основная формула Фехнера». Введение S в уравнение (2) следует рассматривать как заключение Фехнера о равенстве между собой всех S , всех минимальных приростов ощущения. Таким образом, приросты ощущения S рассматриваются Фехнером как единицы измерения. Интегрируя уравнение (2), Фехнер получил

S = c log_e R + C , (3)

где С — константа интегрирования, а е — основание натуральных логарифмов. С помощью этой формулы, зная обе константы с и С, можно вычислить величину ощущения для стимула любой интенсивности. Однако поскольку константы неизвестны, эта формула неудовлетворительна, и Фехнер заменил С, сделав допущение о нулевой величине S при пороговой величине R . При R = r , т. е. при величине раздражения, равной абсолютному порогу, S = 0.

Макаров П . О . Об основном психофизическом законе

Подставляя значения R и S при R = r в формулу (3), получаем

0 = c log_er + С,

С= -с log_er .

Теперь мы можем заменить С в формуле (3):

S = с log_eR - с log_er = с (log_eR - log_er) = с log_e ^R/_r

Путем соответствующего изменения константы с на k переходят от натуральных логарифмов к десятичным, тогда

S = k log ^R/_r

(4)

Это и есть Massformel Фехнера — формула для измерения ощущений. Шкала S — это шкала едва различимых приростов ощущения над нулем, т.е. ощущением при абсолютном пороге. Затем Фехнер сделал еще одно допущение. Он предположил, что мы можем измерять R , любой надпороговый стимул, его отношением к г, пороговому стимулу. Если, таким образом, принять г за единицу измерения, r = 1, то

S = k log R (5)

Этой последней формуле (5) Фехнер и дал название «закона Вебе-ра». Выраженная словами, она гласит: величина ощущения пропорциональна логарифму величины раздражения. Разумеется, закон Вебера выражается формулой (1), а не формулой (5). Формула (5) выведена, как мы видели, при ряде условных допущений: во-первых, что единицей R является пороговая величина стимула г; во-вторых, что S = 0 при пороге, т.е. при R = r; в-третьих, что все S, все минимальные воспринимаемые приросты величины раздражения, равны между собой. Прежде всего формула (5) требует соблюдения формулы (1), а между тем последующие эксперименты показали, что отношение Вебера постоянно не во всем диапазоне интенсивностей раздражения. Тем не менее, несмотря на бесчисленную критику и все ограничения, закон Бугера—Вебера—Фехнера имеет достаточно широкую зону приложения. Существенно, что формула Фехнера (5) приложима к деятельности некоторых изолированных рецепторов. В определенном диапазоне интенсивностей частота токов действия есть линейная функция логарифма интенсивности. Это показано на мышечном веретене Мэтьюсом (1931) и на глазу Limulus Харт-лайном и Грэмом (1932). Разумеется, здесь приходится говорит не об S-ощущении, а об E-возбуждении:

Е = k log R .

Фехнер соединял в себе физика, психофизиолога и философа-идеалиста. Отвергая его идеалистические построения, мы должны признать,

42 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

что как физик он внес в физиологию органов чувств человека новые точнейшие методы количественного измерения отношения стимул — ответ. Это, во-первых, уже описанный нами метод измерения едва различимых приростов величины раздражения, позже названный методом пределов; во-вторых, метод проб и ошибок, позже названный методом постоянного стимула (исследуемый сравнивает целый ряд стимулов с одним и тем же постоянным стимулом по какому-нибудь признаку — больше или меньше, темнее или светлее, длиннее или короче и т.д.); и, в-третьих, метод средней ошибки (исследуемый сам подбирает стимул, равный заданному или в то или иное число раз больший или меньший заданного). Фехнер установил значение изменчивости при «психофизических», как он выражался, измерениях, необходимость определения средних и крайних величин и законы изменчивости средних величин, т.е. установил необходимость статистических методов.

Фехнер считается одним из основателей экспериментальной психологии, а физиологи вправе сказать, что он развил открытие Бугера—Вебера в закон — метод измерения различительной чувствительности органов чувств и, таким образом, заложил основы измерения нервных процессов у человека с помощью варьирования и точного измерения наносимых раздражений.

2. Методы прямого измерения ощущений. Закон Сти-венса. Типы шкал. Методы шкалирования

Дж . Г ласе , Дж . Стэнли

[ИЗМЕРЕНИЕ И ТИПЫ ШКАЛ]¹Измерение

Существует множество определений «измерения», несколько отличающихся друг от друга в зависимости от точки зрения исследователя. Общим во всех определениях является, по-видимому, следующее: измерение есть приписывание чисел вещам в соответствии с определенными правилами. Измерить рост человека — значит приписать число расстоянию между макушкой человека и подошвой его ног, найденному с помощью линейки. Измерение коэффициента интеллектуальности ( IQ ) ребенка — это присвоение числа характеру ответной реакции, возникающей у него на группу типовых задач. Измерение преобразует определенные свойства наших восприятий в известные, легко поддающиеся обработке вещи, называемые «числами». Каким невыносимым был бы мир, если бы мы не измеряли! Разве не полезно физику знать, что сталь плавится при высокой температуре, а путешественнику, — что Чикаго — это «город, вытянутый вдоль спускающегося вниз шоссе»? Известно, какую важную роль играет измерение в педагогике и почти в каждом социальном предприятии.

Измерительные шкалы

Представления о «шкалах измерений» образуют полезную группу понятий. Этими проблемами интересовались бихевиористы и некоторые другие ученые. Теперь мы кратко рассмотрим различные шкалы и их применение в статистике.

¹ Гласе Дж., Стэнли Дж. Статистические методы в педагогике и психологии. М.: Прогресс, 1976. С. 12-20. (Здесь и далее заголовки в квадратных скобках даны редакторами-составителями.)

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Измерения в шкале наименований (номинальные измерения)¹

Номинальное измерение (присвоение обозначения или обозначений) едва ли заслуживает того, чтобы называться «измерением». Это процесс группирования предметов в классы, когда объекты, принадлежащие к одному классу, идентичны (или почти идентичны) в отношении некоторого признака или свойства. Далее классам даются обозначения; вместо обозначений классы могут также принимать и часто принимают для идентификации числа, которые могут служить объяснением заголовка «номинальное измерение». Схемы классификации видов в биологии — примеры номинальных измерений. Психологи часто кодируют «пол», обозначая «особей женского рода» нулем, а «особей мужского рода» — единицей; это также номинальное измерение. Мы выполнили бы номинальное измерение, если бы присвоили 1 англичанам, 2 — немцам, а 3— французам. Равна ли одному французу сумма одного англичанина и одного немца (1 + 2 = 3)? Конечно, нет. Числа, которые мы присваиваем в номинальном измерении, обладают всеми свойствами любых других чисел. Мы можем складывать их, вычитать, делить или просто сравнивать. Но если процесс присвоения чисел предметам представлял собой номинальное измерение, то наши действия с величиной, порядком и прочими свойствами чисел вообще не будут иметь никакого смысла по отношению к самим предметам, поскольку мы не интересовались величиной, порядком и другими свойствами чисел, когда присваивали их. При номинальных измерениях используется исключительно та особенность чисел, что 1 отличается от 2 или 4 и что если предмет А имеет 1, а предмет В — 4, то А и В различаются в отношении измеряемого свойства. Отсюда вовсе не следует, что в «В» содержится больше свойства, чем в «А». Три остальные шкалы, с которыми мы будем иметь дело, используют три следующих свойства чисел: числа можно упорядочивать по величине, их можно складывать и делить.

Порядковые измерения

Порядковое измерение возможно тогда, когда измеряющий может обнаружить в предметах различие степеней признака или свойства. В этом случае используется свойство «упорядоченности» чисел и числа приписываются предметам таким образом, что если число, присвоенное предмету А, больше числа, присвоенного В, то это значит, что в А содержится больше данного свойства, чем в В.

¹ Использованные здесь названия шкал измерений и многие понятия принадлежат С.С.Стивенсу (см.: Стивене С.С. Экспериментальная психология. М.: Иностранная литература, 1960. Т. 1).

Гласе Дж. ., Стэнли Дж. . [Измерение и типы шкал]

Допустим, мы просим кого-то проранжировать Мери, Джейн, Алису и Бетти с точки зрения красоты. Мы можем расположить их следующим образом: Бетти, Джейн, Мери, Алиса. Порядковое измерение имеет место в том случае, когда мы присваиваем Бетти, Джейн, Мери и Алисе соответственно номера 1, 2, 3 и 4. Заметим, что номера 0, 23, 49 и 50 тоже подошли бы, поскольку расстояние между двумя соседними номерами не имеет значения. Мы не можем себе представить, что измеритель в состоянии распознать, например, будет ли различие между «количеством» красоты Бетти и Джейн больше или меньше разницы между красотой Джейн и Мери. Поэтому не стоит придавать большого значения тому, что разница в оценках Бетти и Джейн такая же, как и дистанция между Мери и Алисой.

Посмотрим теперь, как числа занимают места предметов. Числа — это частичные представители предметов; мы обращаемся к ним, когда важны как различия между ними, так и их порядок. При порядковых измерениях числа обеспечивают некоторую экономию при передаче информации. Вместо сообщения о том, что «Бетти признана наименее красивой, Джейн — следующей за ней, Мери — второй после самой красивой, а Алиса — самой красивой», мы можем сказать:

Имя	Отметка	на шкале
Мери		3
Джейн		2
Алиса		4
Бетти		1

Шкала твердости минералов — тоже порядковая шкала. Если минерал А может оставить царапины на минерале В, то он тверже, следовательно, он получает более высокий номер. Предположим, что минералам А, В, С и D подобным способом приписаны соответственно номера 12, 10, 8 и 6. Нам известен самый твердый и самый мягкий минерал. Разность твердостей А и В является такой же, как и разность твердостей С и D , или нет? Мы не имеем об этом никакого представления, потому что номера были присвоены так, что учитывались только признаки однозначности и порядка — измерение было порядковым.

Другой известной порядковой шкалой является «ранг в классе средней школы». Номера устанавливаются от «1» для «максимального среднего значения отметок» до п для «минимального среднего значения отметок» в группе из п учеников. (Если бы, например, три первых ученика имели максимально возможные средние, то каждый из них должен был бы получить ранг «2», представляющий собой среднее первых трех рангов 1, 2 и 3. Этот способ присвоения чисел основан на соглашении,

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

потому что сохраняется постоянной сумма связанных и несвязанных рангов, например: 1+2 + 3 = 2 + 2 + 2.)

Не существует закона, запрещающего кому-либо складывать, вычитать, умножать и производить другие операции над числами, которые присвоены предметам в ходе порядкового измерения. Однако результаты этих операций могут и ничего не говорить о количествах анализируемого свойства, которым обладают предметы, соответствующие этим числам. Например, различие между «рангами красоты» Алисы и Бетти равно трем; различие между рангами Мери и Джейн равно единице. Но есть ли смысл в том, что разница в красоте между Алисой и Бетти оценивается в три раза выше, чем между Мери и Джейн? Конечно, нет. Результаты арифметических действий здесь нельзя интерпретировать так, что они говорят нам что-либо о количествах свойства, которым фактически обладают предметы. Вы можете делать с числами, которые вы получаете, все, что угодно, но вы всегда столкнетесь с вопросом: «Имеют ли какое-нибудь значение результаты этих операций?»

Интервальные измерения

Интервальное измерение возможно, когда измеритель способен определить не только количества свойства в предметах (характеристика порядкового измерения), но также фиксировать равные различия между предметами. Для интервального измерения устанавливается единица измерения (градус, метр, сантиметр, грамм и т.д.). Предмету присваивается число, равное количеству единиц измерения, которое эквивалентно количеству имеющегося свойства. Например, температура некоторого металлического бруска 86° по Цельсию. Важная особенность, отличающая интервальное измерение от измерения отношения (которое будет рассмотрено ниже), состоит в том, что оцениваемое свойство предмета вовсе не пропадает, когда результат измерения равен нулю. Так, вода при 0° С имеет все же некоторую температуру. Точка нуль на интервальной шкале произвольна.

Числа, приписываемые в процессе интервального измерения, имеют свойства однозначности и упорядоченности. Кроме того, в данном случае существенна и разница между числами. Число, присвоенное предмету, представляет собой количество единиц измерения, которое он имеет. Сегодня температура 16° по Цельсию; вчера 13°. Сегодня на 3° теплее, чем вчера. Если завтра температура будет 22°, то вчера и сегодня имеют больше сходства с точки зрения температуры, чем вчера и завтра. Разность между 13 и 16 составляет половину разности между 16 и 22; кроме того, величины этих разностей говорят нам кое-что о температуре воздуха.

Исчисление лет — интервальная шкала. Год первый был выбран произвольно как «год рождения» Христа. Единица измерения — период

Гласе Дж. ., Стэнли Дж . [Измерение и типы шкал]

в 365 дней. 1931 г. ближе к настоящему времени, чем любой другой год с меньшим номером. Время между 1776 и 1780 гг. равно времени между 1920 и 1924 гг. Джемс К.Полк был президентом США в течение срока (1845—1849) вдвое меньшего, чем Дуайт Д.Эйзенхауэр (1953—1961).

Интервальное измерение — это такое присвоение чисел предметам, когда равные разности чисел соответствуют равным разностям значений измеряемого признака или свойства предметов.

Измерение отношений

Измерение отношений отличается от интервального только тем, что нулевая точка не произвольна, а указывает на полное отсутствие измеряемого свойства. Измеритель может заметить отсутствие свойства и имеет единицу измерения, позволяющую регистрировать различающиеся значения признака. Равные различия чисел, присвоенных при измерении, отражают равные различия в количестве свойства, которым обладают оцениваемые предметы. Кроме того, раз нулевая точка не произвольна, а абсолютна, то не лишено смысла утверждение, что у А в два, три или четыре раза больше свойства, чем у В.

Рост и вес являются примерами шкал измерения отношений. Нулевого роста вообще не существует, а мужчина ростом 183 см в два раза выше мальчика, имеющего рост 91,5 см, Шкала отношений называется так потому, что отношения чисел для нее существенны. Эти отношения можно интерпретировать как отношения значений свойств измеряемых объектов. Установление отношения применительно к точной интервальной шкале в терминах количества свойства в объектах не имеет смысла. Например, если 3 июня максимальная температура была 32° С, а 17 марта — 8° С, то неправильно говорить, что 3 июня была температура в четыре раза выше, чем 17 марта.

В педагогике и в науках о поведении большинство измерений относится к номинальному, порядковому и интервальному уровням. Лишь наименее важные переменные в этих областях допускают пока измерение отношений: в действительности только с трудом можно найти шкалы, удовлетворяющие условиям интервальной шкалы. Иногда переменные шкалы отношений, такие, как время (решения задачи или заучивания списка слов), рост, вес или расстояние, могут представлять интерес, но это бывает не часто.

Таблица 1 подводит итог и дополняет сказанное относительно шкал измерения.

Измерительные шкалы описаны выше догматически. Мы пытались опереться на доводы небольшой группы психологов, имеющих точные представления об уровне, на котором проводится измерение. Мы не можем изложить их аргументы так хорошо, как они это сделали сами, и поэтому рекомендуем обратиться к их работам, прежде чем вынести суж-

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

дение об их позиции. В этих работах вы найдете доводы за и против вышеприведенных понятий.

Anderson N.H. Scales and statistics: parametrics and nonparametrics // Psychological Bulletin. 1961. 58. № 4. P. 305—316.

Kaiser H.F. Review of «Measurement and Statistics» by Virginia Senders // Psychometrica. 1960. 25. P. 411—413. (Этот обзор работы Сендерс является в высшей степени критическим по отношению к позиции, занимаемой Стивенсом и Сендерс).

Lord F.M. On the statistical treatment of football numbers // American Psychologist. 1953. 8. P. 750—751. (Эта сатирическая статья видного психометрика и статистика представляет собой убедительный вывод про-

Гласе Д ж.., Стэнли Дж . [Измерение и типы шкал]

тив такого представления, будто шкала измерения указывает, какую статистику можно использовать).

Senders V.L. Measurement and Statistics. N. Y.: Oxford University Press, 1958. (Этот учебник построен на основе понятий Стивенса; позиция автора — одна из крайних позиций, занимаемых психологами).

Siegel S. Nonparametric Statistics. N. Y.: McGraw-Hill, 1956. (Позиция Зигеля идентична позиции Стивенса. Книга Зигеля сосредоточивает внимание на том, какие статистические методы свойственны тем или иным шкалам. Несмотря на полезный во многих отношениях материал, подчеркивание «допустимости» и «пригодности» статистики, вероятно, неуместно).

Математика, измерение и психофизика // Экспериментальная психология / Под ред. С.С.Стивенса. М.: Иностранная литература, 1960. Т. I. С. 19—89. (Эта ранняя статья пробудила интерес к проблеме измерительных шкал и вызвала горячую полемику).

Эти работы могут создать впечатление, что «шкала» некоторым образом задает определенные свойства. Некий набор чисел, присвоенных группе объектов, вполне определенно относит их к той или иной категории: шкала является либо номинальной, либо порядковой, либо интервальной, либо шкалой отношений; и ничего другого нет. Эта позиция может привести к хаосу при недостатке понимания со стороны тех, кто реально осуществляет психологические и педагогические измерения. Сторонники Стивенса утверждают, например, что шкалы IQ (коэффициента интеллектуальности) порядковые, а не интервальные. Некритичное принятие этого утверждения вынуждает совершенно игнорировать величину разницы между оценками IQ. Предположим, Джо имеет по шкале IQ оценку 50, Сэм — 110, а Боб — 112. Если IQ — в самом деле порядковая шкала, то можно сказать лишь, что Боб умнее Сэма, который умнее Джо. Утверждение, что Боб и Сэм более похожи с точки зрения IQ, чем Сэм и Джо, было бы неоправданно. Сказать, что последнее утверждение необоснованно, потому что шкалы IQ — только порядковые шкалы, было бы произволом. Спросите человека, проводившего испытания IQ, и он скажет вам до проверки детей, что Джо гораздо менее умен, чем Сэм и Боб, которые более близки друг к другу. Попытайтесь внушить этому исследователю, что ему не следует обращать внимания на величины различий между оценками, и он попросит вас заняться вашим собственным делом и будет прав. Даже несмотря на то, что единица IQ не совсем эквивалентна единице измерения при различных значениях IQ, шкалы IQ находятся не на одном уровне с более низкими порядковыми шкалами. Шкала IQ производит как строго порядковую, так и интервальную категоризацию: может быть лучше говорить о ней как о «квазиинтервальной».

Часто для исследователя важно классифицировать шкалы измерений по категориям. Если числа, которые измеритель приписывает п

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

различным объектам, представляют собой ряд не более чем в п рангов, то есть 1, 2, ..., п (порядковая шкала), то некоторые операции с числами бессмысленны по отношению к свойствам объектов. Исследователя следует предупредить об этом. Он должен понимать также, что если он произвольно присвоил 3 мужчинам, а 2 женщинам (номинальное измерение), то тот факт, что 3 больше 2, ничего не говорит об измеряемом признаке, называемом «пол». Таким образом, различия между шкалами могут оказаться полезными. Однако, за исключением крайне редко используемых мер (таких, как время, длина, масса), педагогические и психологические измерения, особенно клинические, не поддаются какой-либо простой классификации, вроде «порядковой» или «интервальной». Больше мы не будем делать замечаний по шкалам. Лишь немногие статистические методы, обсуждаемые в этой книге, строились с учетом связи мер с объектами измерения. Характер этой связи представляет интерес для специалиста по измерениям. Статистические методы — это средства анализа чисел, как таковых, а не как истинных значений некоторого признака. Всякий статистический метод можно применить к любой совокупности чисел (с некоторыми ограничениями, разумеется), но мы не знаем метода, который был бы неэффективным, потому что используемые в нем числа являются «неподходящими». Статистические методы (вероятно, кроме некоторых психометрических методов шкалирования) ничего не добавляют и ничего не отнимают от значимости чисел, к которым они применяются. Эта точка зрения, сформулированная с юмором и проницательностью, принадлежит Каплану:

«Математика может избавить нас от мучительной необходимости размышлять, но мы должны платить за эту привилегию, испытывая муки раздумий как до того как математика вступает в действие, так и после.

Я вспоминаю детскую загадку, где обнаруживается эта необходимость. Трое мужчин зарегистрировались в отеле, уплатив по 10 долларов каждый за комнату. Служащий, чуть позже сообразивший, что три комнаты составили комплект, стоимость которого только 25 долларов, дал 5 долларов коридорному для возврата гостям. Так как 5 долларов не делятся на три, а также и по другим, менее деликатным причинам коридорный оставил 2 доллара у себя и вернул только 3. На обратном пути он подсчитал: «Каждый из них заплатил 10 долларов. Я вернул 3 доллара или по одному доллару каждому, поэтому каждый из них в действительности заплатил 9. Далее, трижды девять — 27, плюс 2 доллара, которые я оставил у себя, получим 29. Где же тридцатый доллар?» Конечно, если его 2 доллара вычесть из 27, а не прибавить, то остаток равен 25 — сумме оплаты отеля. Мы вольны складывать числа, если хотим, но не должны рассчитывать, на то, чтобы сумма играла какую-нибудь роль в данной ситуации. В махинациях коридорного отсутствует не доллар, а здравый смысл: его логика была не лучше, чем его мораль»¹.

¹ Kaplan A. The Conduct of Inquire. San Francisco: Chandler, 1964. P. 205-206.

С . Стивенс

МЕТОДЫ ШКАЛИРОВАНИЯ ОТНОШЕНИЙ¹

Прежде, чем рассматривать конкретные примеры шкал отношений, коротко познакомимся с проблемой метода или процедуры. Методы создания шкал отношений субъективной величины относительно новы. Правда, Меркель в своей работе «Методы дополнительного раздражения»² (1888 г.) пытался найти стимулы, которые удваивали бы кажущееся ощущение, но его изыскания почти не оказали влияние на развитие психофизики. Фаллертон и Кэттелл^З, используя метод удвоения и деления пополам, не достигли большего. Даже Титченер в своей обстоятельной книге «Руководство экспериментатору»⁴ ограничивается мимолетной ссылкой на метод Меркеля, т.е. метод «удвоения» стимулов. Об авторе этого метода он говорит: «мы помним, что он по своему умственному предрасположению является более физиком, чем психологом, и его работа бедна интроспективными данными»⁵. Может быть, Титченер и прав, объясняя недостатки Меркеля «умственным предрасположением». Однако хотелось бы знать, что бы он сказал, узнав, что, по крайней мере семь различных физических лабораторий внесли важный вклад в разработку шкалы отношений субъективной громкости — шкалы сонов — против, возможно, трех психологических лабораторий.

¹ Проблемы и методы психофизики / Под ред. А.Г.Асмолова, М.Б.Михалевской. М.:
Изд-во Моск. ун-та, 1974. С. 71-76.

² См.: Merkel J. Die Abhangigkeit zwischen Reiz und Empfingung // Phil. Stud. 1889.
4. S. 541-594. 5. S. 245-291, 499-557.

³ См.: Fullerton G.S., Cattell J. McK. On the perception of small differences. Philadelphia:
Univer. of Pennsylvania Press, 1892.

⁴ См.: Titchener E.B. Experimental psychology. (Instructor's Manual). N. Y. Macmillan,
1923. Vol. II. Part II.

⁵ См. там же. С. 223.

52 Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Толчок к разработке метода — это целая проблема. Сам метод, сколь бы блистательным и перспективным он ни был, немного стоит, если за ним не стоит методология. Физики и психологи разрабатывают утонченные методы измерения громкости главным образом потому, что разработка этой проблемы представляет для них практический интерес, в особенности для инженеров-акустиков. Это видно уже из того факта, что некоторые из самых ранних работ оплачены коммерческими компаниями. Довольно любопытно, что практическая проблема возникла из-за очевидных недостатков закона Фехнера. Вскоре после принятия децибельной шкалы для измерения интенсивности звука инженеры заметили, что равные деления на логарифмической децибельной шкале не «ведут» себя как равные: уровень 50 дБ выше порога совсем не звучит как половина 100 дБ, как это следует из закона Фехнера. Поскольку инженер-акустик часто должен объяснять своим заказчикам значение эзотерических акустических измерений, стало очевидным, что требуется шкала, на которой числа должны быть пропорциональны громкости, воспринимаемой рядовым слушателем. Маловероятно, чтобы без этих практических нужд была предпринята разработка шкал отношений для 14 перцептивных континуумов, которые мы будем рассматривать. Как субъективная шкала отношений, однажды появившись, могла быть положена в основу работы? Это показано нами, так как мы использовали шкалу сонов при разработке метода оценки громкости сложного шума из спектрального анализа звука¹.

Методы построения шкал отношений все еще развиваются, но все они в той или иной форме требуют от субъекта количественных оценок субъективных впечатлений. Многие авторы уверяли, что это бессмыслица и ерунда. Однако психологи, придерживающиеся этих методов, все же идут вперед. Эти прямые оценки ощущения, по-видимому, перестали выглядеть бессмыслицей, особенно после того, как они были получены.

В настоящее время в принципе существуют 4 метода, но у каждого из них есть различные варианты. Мы можем классифицировать более или менее систематически эти методы следующим образом.

1. Оценка отношения:

а) прямые измерения отношений;

б) «постоянная сумма».

2. Установление отношений:

а) деление (фракционирование);

б) умножение (мультипликация).

3. Оценка величины:

а) заданный модуль (заданный масштаб, мера);

б) без модуля (не обозначен масштаб).

4. Установление величины.

¹ См.: Stevens S.S, The calculation of the loudness of complex noise // J. acoust. Soc. Airier, (in press).

Стивене С. Методы шкалирования отношений

Я уверен, что во многих психологических исследованиях царит еще больший терминологический хаос, чем в наименованиях психофизических методов и, к сожалению, не вижу радикального средства, которое бы позволило избавиться от великого множества определений при разработке этих методов. Лучшее, что мы можем сделать — это время от времени вносить некоторую систематизацию. Внеся сначала свою долю в путаницу, я затем попытался внести некоторый порядок в приведенный выше список.

Частично благодаря моим усилиям, второй класс методов, который появился в истории первым, получил название фракционирования, так как обычная процедура метода требует от испытуемого, чтобы он установил (выбрал) стимул для получения ощущения, оцениваемого как половина ощущения, вызванного стандартным стимулом. Другие дроби также используются и дают содержательные результаты. Фракционирование в этом смысле является только частью более общего метода. Другая часть, которую можно назвать умножением или мультипликацией включает в себя дополнительную процедуру, требующую, чтобы испытуемый идентифицировал или установил предписанное отношение, которое больше единицы, т.е. переменный стимул в два, три и т.д. раза больше заданного стандарта. Эта процедура использовалась, вероятно, не так часто, как следовало бы; в пользу этого есть достаточно оснований, показывающих, что применение процедуры удвоения в качестве дополнительной к делению пополам дает возможность сбалансировать определенные систематические отклонения.

Эти две процедуры вместе могут быть названы установлением отношения. Установление отношений может осуществляться различными способами. Так, экспериментатор может разрешить испытуемому регулировать стимул для того, чтобы получить предписанное отношение к стандарту, или же экспериментатор может сам установить стимул и спросить испытуемого, имеет ли место предписанное отношение (метод «постоянных стимулов»).

Интересный вариант установления отношений включает фиксацию двух яркостей для того, чтобы определить кажущееся отношение, которое испытуемый должен воспроизвести, устанавливая две громкости в том же самом кажущемся отношении. В эксперименте, проведенном Дж.Стивенсом, физическое отношение (децибелы), устанавливаемое испытуемыми между интенсивностями белого шума, приблизительно совпадает с отношением, которое экспериментатор устанавливает между интенсивностями двух белых поверхностей. <...>

Метод оценки отношения обратен по процедуре методу установления отношения. Вместо того, чтобы задать отношения заранее, экспериментатор подает два (или более) стимула и просит испытуемого назвать отношения между ними. Испытуемый может дать прямую оценку

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

отношений, как и в первых опытах Ричардсона и Росса¹, или он вынужден будет выразить отношение при помощи деления заданного числа точек на две группы, пропорциональные двум стимулам по способу, предложенному Метфесселем². Принуждение, включенное в так называемый метод «постоянной суммы», содержит очевидные недостатки, которые проявляются при работе с большим диапазоном отношений.

Метод оценки величины.³ имеет дело с отношениями как таковыми и требует, чтобы испытуемый приписал числа последовательности стимулов при инструкции выбирать числа, пропорциональные воспринимаемым величинам ощущений. Экспериментатор может задать меру (модуль) предъявлением некоторого стимула и дать ему некоторое особое значение, например, 10, или он может представить испытуемому возможность самому свободно выбрать свой модуль. (Замечание: если оценка величины дает асимметричное распределение, как обычно бывает, то желательно подсчитывать медианы вместо средних арифметических).

Метод оценки величины является логически обратным методу установки величины; этим методом больше всего пренебрегали. Вместо предъявления серии стимулов в случайном порядке и вместо того, чтобы прЪсить испытуемого оценить их воспринимаемые величины, экспериментатор может назвать различные величины и попросить испытуемого отрегулировать стимулы таким образом, чтобы они были пропорциональны субъективным величинам. Подобно любому методу, он имеет, вероятно, свои достоинства и свои недостатки, и интересно выяснить величины, по крайней мере, некоторых из них.

Одно мы знаем точно — это то, что при использовании этого метода экспериментатор должен сопротивляться любому импульсу, который побуждал бы его обозначить верх или низ диапазона. В противном случае эта задача превращается в одну из задач категориального шкалирования. В некоторых более ранних экспериментах мы использовали подобный метод, который можно назвать установлением категорий, чтобы получить семиточечную шкалу категорий для громкости. Мы предъявляли два уровня, которые обозначались как 1 и 7, а затем просили испытуемых воспроизводить в случайном порядке остальные категории. Результаты были подобны обычным оценкам категорий, полученным для континуума класса 1: функция была выпукла вниз, когда график вычерчивался против шкалы сонов (по оси абсцисс).

¹ См.: Richardson L.F., Boss J.S. Loudness and telephone current // J. gen. Psychol.
1930. 3. P. 288-306.

² См.: Metfessel M.F. A proposal for quantitative reporting of comparative judgments //
J. Psychol. 1947. 24. P. 229-235.

³ См.: Stevens S.S. The direct estimation of sensory magnitudes: Loudness // Amer. J.
Psychol. 1956. 69. P. 1-25.

Стивенс С. Методы шкалирования отношений

Установление величины производилось в эксперименте, в котором для обозначения величины мы предпочитали яркость, а не число. Мы устанавливали яркость одного тест-объекта на разных уровнях и просили испытуемых отрегулировать шум таким образом, чтобы его громкость казалась столь же сильной, как и яркость света. Хотя это исследование (проводимое Дж.Стивенсом) еще не закончено, результаты, по-видимому, вполне соответствуют тому, что мы знаем относительно субъективных шкал для громкости и яркости. Интенсивности белого шума пропорциональны в грубом приближении интенсивностям белого света, что явно предполагает, что громкость и яркость являются сходными функциями интенсивности.

Все четыре метода дают необходимые данные для построения шкалы отношений. Каждый метод может быть изменен и модифицирован множеством различных способов. Нужно не только изменять и адаптировать методы для успешного разрешения конкретной проблемы, но и в любой серьезной попытке создания определенной шкалы для заданного перцептивного континуума требуется искать возможные источники отклонений, смещений и искажений, используя разные методы и различные значимые параметры. В настоящее время валидная шкала, которая представляет типичного испытуемого, едва ли может быть получена с первой попытки.

Описанные ниже шкалы отношений созданы с помощью одной или более из перечисленных выше основных процедур. Не все они были подвергнуты интенсивному исследованию и перекрестной проверке, как того заслуживают, но мы заинтересованы скорее в получении их общего вида, а не деталей. В первом приближении все они являются степенными функциями.

Ф . А . Джелдард

[СЕНСОРНЫЕ ШКАЛЫ: МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ ШКАЛ]¹

Шкалы отношений встречаются во всех областях науки, они представляют и самые простые измерения, и наиболее изощренные. Общие измерения длины, веса, электрического сопротивления, скорости и плотности осуществляются по шкале отношений. Здесь существуют действительные нулевые точки. «Нулевая длина», «нулевой вес», «нулевая скорость» понятны для всех. Отнимите 1 дюйм из 1 дюйма, 5 фунтов из 5 фунтов и 10 миль/ч из 10 жиль/ч, и не будет никаких сомнений в результатах. Также не возникает сомнений, что 10 миль/ч — это дважды по 5 миль/ч и что 1 дюйм — это У,₂ фута. Существование равных единиц и действительной нулевой точки делает возможным сравнение отношений. В этом и заключается большое достоинство шкал отношений.

Если мы хотим точно охарактеризовать стимулы, то чаще всего пользуемся шкалой отношений — шкалой размера, веса, яркости и т.д. Но что можно сказать об ощущениях, вызываемых этими стимулами? Можно ли шкалировать ощущения? Да, если возможны «ощущаемые отношения». Что подразумевается под этим и как мы переходим от ощущений к шкале отношений?

Существует несколько способов шкалирования, главными среди них являются фракционирование, оценка отношения и оценка величины. Иногда все три метода дают приблизительно одни и те же результаты, и тем самым подтверждают друг друга.

При методе фракционирования испытуемому предъявляется эталон (стандарт) определенной интенсивности, который он должен сравнить с рядом слабых стимулов, пытаясь выбрать один, который, как ему кажется, составляет простое отношение (дробь) с эталоном (обычно равен по-

¹ Хрестоматия по ощущению и восприятию / Под ред. Ю.Б.Гиппенрейтер, М.Б.Ми-халевской. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1975. С. 253-261.

Джелдард Ф.А . [Сенсорные шкалы: методы построения шкал] 57

ловине эталона). Допустим, что строится шкала отношений для громкости звука. Испытуемому предъявляют тон постоянной интенсивности и предлагают подобрать более тихий тон так, чтобы его громкость была равна половине громкости эталона. Эта процедура повторяется на разных уровнях интенсивности в широком диапазоне. Установки испытуемого представляют собой большое число интервалов, каждый из которых оценивается как отношение 1:2. С их помощью можно построить шкалу. Это будет шкала отношений, которая содержит истинный нуль.

Какой вид будет иметь такая шкала, если ее поместить вдоль шкалы физической интенсивности? Ответ можно получить, рассмотрев рис.1. Громкость — мера силы звукового ощущения, представлена в зависимости от интенсивности стимула в децибелах (см. подпись к рис. 1). Увеличение оценки громкости по мере увеличения интенсивности стимула изображено сплошной линией, названной «шкалой сонов». Сон — единицы громкости. Один сон — громкость тона, частота которого равна 1000 Гц, а интенсивность — 40 дБ над абсолютным порогом. Два сона равны удвоенной громкости, три сона — утроенной громкости и т.д. Крутой участок кривой означает, что при высоких интенсивностях звука громкость возрастает быстрее. По определению, один сон получают при тоне 40 дБ. Видно, что 2 сона имеют место при тоне 55, 7 сонов — при 60, 13 сонов — при 70, 25 сонов — при 80, 50 сонов — при 90 дБ над абсолютным порогом. При низких уровнях интенсивности звука мы должны сильно продвинуться по нашей логарифмической шкале физической энергии, чтобы получить незначительное возрастание громкости, но при высоких интенсивностях сравнительно небольшое увеличение энергии ведет к громадному изменению громкости. Указанные выше соотношения получены эмпирически в результате тщательных экспериментов. Для упрощения расчетов громкости было принято международное соглашение о том, что увеличение интенсивности на 10 дБ удваивает громкость. Итак, громкость звука, интенсивность которого равна 40 дБ, составляет 1 сон; 50 дБ — 2; 60 дБ — 4; 70 дБ —- 8 и т.д.

Прерывистая линия (рис. 1), названная шкалой «децибел», показывает, как увеличилась бы громкость, если бы выполнялся закон Фехнера, так как на горизонтальной оси отложены логарифмические единицы — децибел тоже является логарифмической единицей — интенсивность ощущения должна быть связана с ней линейно. Ясно видно большое расхождение между предсказаниями закона Фехнера и результатами измерений по методу фракционирования.

Второй метод — оценка отношения — связан с методом фракционирования и поэтому может служить проверкой для него. Метод оценки отношения состоит в том, что испытуемому предъявляют два различных по интенсивности стимула и просят оценить кажущееся отношение между ними, например, составляет ли слабый звук по громкости ¹/₂, ¹/₅ , ⁴/₅или какую-либо другую часть сильного звука. Такие субъективные оцен-

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

О 20 40 60 80 100

Рис. 1. Зависимость громкости от интенсивности звука: Ось абсцисс - интенсивность звука в децибелах над абсолютным порогом; ось ординат - громкость в сонах. При низких физических ин-тенсивностях оценка громкости (сплошная линия, названная «шкала в сонах») возрастает медленно, а при высоких - быстро. Мера физической интенсивности - децибел определяется как ¹/₁₀ log₁₀ Е₁/Е₀, где Е₁ - измеряемая акустическая энергия, Е₀ - энергия условного эталона, взятого в качестве точки отсчета (обычно 0,0002 дин/см², что приблизительно соответствует абсолютному слуховому порогу «среднего» молодого человека при частоте тона, равной 1000 Гц). Таким образом, децибелы изменяются по логарифмическому закону, 0 дБ соответствует интенсивность звука, равная порогу слышимости, 40 дБ - интенсивность звука в среднем учреждении, 60 дБ - интенсивность голосов во время разговора, 100 дБ - грохот в котельном цехе, 120 дБ - удар грома, а рев реактивных двигателей некоторых самолетов может достигать 160 дБ и более. Прерывистая линия, обозначенная как «шкала в децибелах», показывает, какой вид имела бы зависимость между громкостью и физической интенсивностью, если бы выполнялся закон Фехнера, так как громкость дана в линейном масштабе, меняется по линейному закону, а интенсивность (децибелы) - по логарифмическому¹

ки возможны, если они не очень затруднительны. В действительности испытуемые вначале не очень уверены в правильности оценок, но скоро приобретают способность быстро оценивать отношения, и точность оценок показывает, что они могут служить ценным дополнением к методу фракционирования.

Частным случаем метода оценки отношения является метод постоянной суммы. Два стимула, различные по интенсивности (или по другой характеристике), предъявляются одновременно или непосредственно один

¹ Woodworth R.S., Schlosberg H. Experimental psychology. N. Y.: Henry Holt, 1954. P. 239.

Джелдард Ф.А . [Сенсорные шкалы: методы построения шкал] 59

за другим, и наблюдатель должен оценить каждый в процентах от их суммы. Так, два расположенных рядом световых пятна сначала, когда их яркости кажутся различными, могут быть оценены как 70 и 30, а затем, но окончании уравнивания, как 50 и 50. Очевидно, что метод постоянной суммы есть метод оценки отношения, где оценки даются в процентах. Сказать, что два «слагаемых» в сумме составляют 100, — не значит скрыть существующие между ними отношения (7:3; 1:1).

Если сенсорная величина может быть разделена пополам или на четыре части, как это делается в методе фракционирования, и если могут быть оценены отношения между двумя или более впечатлениями даже разных модальностей, то можно поставить вопрос, не существует ли более прямого способа оценки сенсорных уровней? Можно ли, например, отправляясь от некоторой точки, эталона, приписать числа другим ощущениям? Было предпринято много попыток решить этот вопрос, и теперь уже ясно не только то, что человек способен с известной точностью прямо оценивать величину ощущения, но и что с помощью метода оценки величины можно получить некоторые важные выводы, касающиеся отношений «стимул — ощущение».

В методе оценки величины используется более прямая процедура. Предположим, что мы хотим получить прямые оценки величины громкости и тем самым проверить результаты, полученные с помощью метода оценки отношения. Сначала мы предъявляем тон умеренной громкости, например, равный 80 дБ, и сообщаем наблюдателю, что эта громкость является эталоном и должна быть оценена, например, 10 единицами (модуль). Испытуемый должен численно оценивать относительную громкость всех последующих предъявляемых тонов, причем более слабым тонам должны быть приписаны числа меньше 10, а более громким — больше 10. Если переменный тон в четыре раза громче эталона, ему приписывается 40, если он кажется вдвое слабее эталона, ему приписывается 5 и т.д. Экспериментатор не накладывает никаких ограничений на пределы оценок на обоих концах шкалы. Затем в случайном порядке испытуемому предъявляют большой ряд интенсивностей, выбранных заранее.

Результаты, полученные с помощью такого метода, хорошо соответствуют результатам, полученным с помощью метода оценки отношений. На рис. 2 (верхняя кривая) показаны результаты решения обеих задач группой из 8 испытуемых. В этом опыте для оценки величины использовался максимальный модуль 100 — модуль не обязательно должен иметь «умеренную» интенсивность или быть «центральным» числом, — и испытуемым предъявлялись для численной оценки 5 более слабых и достаточно удаленных друг от друга громкостей. При оценке отношения модуль был равен 1, а знаменатель дроби варьировал в зависимости от интенсивности тона. Нижняя кривая показывает, что во второй задаче была получена та же функция. А именно линии, соединяющие точки, имеют такой же наклон, когда модуль представлен наименьшей интен-

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Рис. 2. Сенсорные величины, полученные двумя методами на одной и той же группе испытуемых: Абсцисса - уровень звукового давления в децибелах. Верхняя прямая показывает оценку громкости, полученную методом оценки величины (левая ордината), и методом оценки отношения (правая ордината). Нижняя прямая показывает хорошее соответствие данных той же степенной функции (наклоны прямых точно совпадают), когда вместо модуля 100, использовавшегося в эксперименте, был выбран модуль 1. Кружочками и квадратиками обозначены результаты оценки величины, треугольниками - результаты оценки отношения¹

сивностью (1,0 для звука в 60 дБ), а все оцениваемые интенсивности оказываются выше его.

Возможно, наиболее важным результатом экспериментов по оценке величины является вывод, теперь уже достаточно убедительный, что для некоторых сенсорных характеристик равные отношения между стимулами приводят к равным отношениям между ощущениями. Чтобы понять смысл этого утверждения, достаточно взглянуть на рис. 2. Заметим, что на ординате отложены значения в логарифмических единицах, т.е. расстояния от 1 до 10 равны расстоянию от 10 до 100. Абсцисса также является логарифмической шкалой, так как сам децибел является логарифмической единицей. Если изображенная на графике зависимость между двумя логарифмическими переменными выражается прямой ли-

^! Стивене С.С. // Американский журнал психологии. 1956. Т. 59. С. 19.

Джелдард Ф.А . [Сенсорные шкалы; методы построения шкал]

нией, то мы знаем, что имеем дело со степенной функцией. Такая функция представлена (рис. 2); она была получена при многих других измерениях сенсорных величин.

<...> Все сказанное позволяет заключить, что в психологии, как и в физических науках, мы можем точно измерять наши феномены, если только признаем основные требования к шкалам и к единицам измерения. Многие меры, особенно в области ощущений и восприятий, являются психофизическими, так как они определяются характеристиками стимула. Другие меры, в которых такие свойства стимулов менее очевидны, являются просто психометрическими, содержащими только отношения между психическими феноменами. Во всех случаях шкала измерений будет более полезной, если это шкала отношений, а не шкала порядка, интервалов или номинальная.

С . Стивенс

ПСИХОФИЗИКА СЕНСОРНОЙ ФУНКЦИИ¹

Исследование природы сенсорного процесса начинается с психофизики — дисциплины, зародившейся сто лет назад и изучающей ответные реакции организма на воздействие энергий окружающей среды. <...>

С самого начала необходимо признать, что психофизике зачастую не удавалось выполнить стоящую перед ней задачу на должном уровне. Ее задача не из легких. Прежде всего всякий раз, когда выдвигались предположения о возможности подвергнуть ощущение упорядоченному количественному исследованию, старые предрассудки, унаследованные в основном от дуалистической метафизики, порождали целый ряд упорных возражений. Вы не можете, говорили критики, измерить внутреннюю, индивидуальную, субъективную силу того или иного ощущения. Может быть, это и так, говорим мы, в том смысле, в каком это понимают те, кто нам возражает. Однако в другом и весьма полезном смысле сила ощущения может быть, как мы увидим далее, с успехом определена количественно. Нам нужно оставить в стороне споры о внутренней жизни разума. Мы должны задать себе разумные объективные вопросы об отношениях между входом и выходом сенсорных преобразователей, учитывая при этом то, как эти отношения раскрываются в поведении организмов, будь то животные или люди.

Другая трудность состоит в том, что у психофизики было несчастливое детство. Хотя еще в пятидесятых годах XIX в. Плато сделал нерешительную попытку правильно определить форму функции путем соотнесения воспринимаемой интенсивности с интенсивностью раздражителя, тем не менее его голос был заглушён Фехнером, который сковал развитие только что зародившейся дисциплины, обременив ее глубоко ошибоч-

¹ Хрестоматия по ощущению и восприятию / Под ред. Ю.Б.Гиппеврейтер, М.Б.Ми-халевской. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1976. С. 261-269.

Стивенс С. Психофизика сенсорной функции

ным «законом», носящим его имя¹. Быть может, самой трудной задачей, стоящей перед нами, является освобождение науки от господства столетней догмы, утверждающей, что интенсивность ощущения возрастает как логарифм интенсивности раздражителя (закон Фехнера), На самом деле данное отношение вовсе не выражается логарифмической функцией. К настоящему времени на примере более чем двадцати сенсорных континуумов² показано, что кажущаяся или субъективная величина возрастает как степенная функция от интенсивности раздражителя и что показатели степенной функции лежат в пределах от 0,33 для яркости до 3,5 для электрического раздражения (60 Гц) пальцев руки. Иными словами, по-видимому, существует простой и повсеместно действующий психофизический закон, — закон, о котором одно время догадывался Плато и от которого он впоследствии отказался. Этот закон целиком соответствует не только все увеличивающемуся потоку эмпирических данных, но также и известным разумным принципам построения теории³. О степенном законе более подробно будет сказано далее, здесь же следует сказать несколько слов о Фехнере. <...>

Выводя свой логарифмический закон, Фехнер ошибочно предполагал, что минимальный прирост ощущения ( S) будто бы есть постоянная величина на всем протяжении психологической шкалы. Хотя он хотел предположить, что постоянным является отношение едва заметного изменения раздражителя ( R²)⁴ к его исходной величине ( R ), т.е.

R / R = к (закон Вебера),

у него получилось, что постоянно S.

Из этих двух предположений он вывел отношение

S = k logR

и тем самым нанес большой вред всему делу. <...>

Предположим, что Фехнер принял бы положение о постоянстве отношения не только для е. з. р. стимуляции R, но также и для субъективного коррелята е. з. р. — S. Тогда он смог бы написать:

¹ См.: Stevens S.S. On the psychophysical law // Psychol. Rev. 1957. 64. P. 153-181.

² Континуум - непрерывный ряд переменных величин, т.е. такой ряд величин, в
котором всегда между двумя значениями, как бы близки они ни были, можно взять
третье.<...>

³ См.: Luce R.D. On the possible psychophysical Jaws // Psychol. Rev. 1959. 66. P. 81-95.

⁴R- минимальное изменение величины раздражителя, необходимое для возник
новения ощущения едва заметного различия, принято называть едва заметной разницей
(е. з. р.), или различительной ступенью.

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Рис. 1. Зависимости субъективной величины (ощущения) от величины раздражителя для 3-х модальностей, представленные в логарифмическом

масштабе на обеих осях:

1 - электрический удар; 2 - кажущаяся длина; 3 - яркость; абсцисса -

величина раздражения (условные единицы); ордината - психологическая

величина (произвольные единицы)

откуда следовало бы, что психическая величина S является степенной функцией физической величины R . Однако он отбросил это предположение, когда оно впервые было сделано Брентано. В результате временной победы Фехнера в психофизике открылся период бесплодных исследований, когда казалось, что нет более интересной работы, чем измерение е. з. р. Так логарифмический закон стал «пещерным идолом»¹.

Но довольно о прошлом. Начиная с 30-х гг. XX в. значение психофизики стало восстанавливаться. Новый интерес к очень старой проблеме сенсорного ответа возник благодаря изобретению методов, описывающих соотношение входа и выхода сенсорных систем. Эти методы показывают, что сенсорные ответы возрастают по степенному закону. При изучении поведения так редко удается показать, что простое отношение сохраняется при самых различных видах стимуляции, что широкое распространение и постоянство степенного закона действительно приобретают большое значение.

Конечно, можно себе представить, что ощущения всех модальностей возрастают одинаково с увеличением интенсивности стимуляции. На самом деле это совсем не так, и это легко показать при помощи элементарного сравнения. Заметьте, что, например, происходит при удвоении освещенности пятна света и, с другой стороны, силы тока (частота 60 Гц), пропускаемого через палец. Удвоение освещенности пятна на темном фоне

¹ Игра слов: den по-английски означает пещера, а также кабинет ученого. (Примечание переводчика источника.)

Стивенс С . Психофизика сенсорной функции 65

удивительно мало влияет на его видимую яркость. По оценке типичного наблюдателя кажущееся увеличение составляет всего лишь 25%. При удвоении же силы тока ощущение удара увеличивается в десять раз. <...>

При более близком рассмотрении, однако, обнаруживается, что у яркости и удара имеется одна общая главнейшая черта. В обоих случаях психологическая величина S относится к физической величине R следующим образом: S = kRⁿ .

Показатель п принимает значение 0,33 для яркости и 3,5 — для удара. Значение k зависит только от выбранных единиц. <...>

Степенная функция имеет то преимущество, что при использовании логарифмического масштаба на обеих осях она выражается прямой линией, наклон которой соответствует значению показателя. Это видно на рис. 1: медленное увеличение яркостного контраста и быстрое усиление ощущения удара электрическим током. Для сравнения на этом рисунке показана также функция оценки видимой длины линий, сделанной несколькими наблюдателями. Здесь, как и следовало ожидать, показатель функции лишь немного отличается от 1,0. Иначе говоря, для большинства людей отрезок 100 см кажется вдвое длиннее, чем отрезок 50 см.

В настоящее время уже известно свыше 25 континуумов, на которые, как было показано, распространяется по крайней мере в первом приближении степенной закон. В своей практике автор еще ни разу не встретил исключения из этого закона (отсюда и смелость называть эту зависимость законом).

На рис. 2 — те же самые три функции представлены в линейных координатах.

Рис, 2. Те же зависимости, что и на предыдущем рисунке, представленные в линейных координатах. Форма функции вогнутая или выпуклая, зависит от величины показателя степени: п больше или меньше 1,0. Обозначения кривых и осей те же, что и на предыдущем рисунке

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Таблица 1

Характерные показатели степенных функций,

соотносящие психологическую величину с величиной

стимуляции в протетических континуумах

Континуум	Показатель	Условия раздражения
Громкость	0,6	Бинауральное
Громкость	0,54	Моноуральное
Яркость	0,33	Размер раздражителя - 5°, наблюдатель адаптирован к темноте
Яркость	0,5	Точечный источник света в условиях темновой адаптации
Светлота	1,2	Отражательная способность серой бумаги
Запах	0,55	Кофе
Запах	0,6	Гептан
Вкус	0,8	Сахарин
Вкус	1,3	Сахароза
Вкус	1,3	Соль
Температура	1,0	Холод на руку
Температура	1,6	Тепло на руку
Вибрация	0,6	250 Гц на палец
Вибрация	0,95	60 Гц на палец
Длительность	1,1	Раздражитель - белый шум
Период повторения	1,0	Свет, звук, прикосновение, электрическое раздражение
Расстояние между пальцами	1,3	Толщина деревянных брусков
Давление на ладонь	1,1	Статическое усилие на кожу
Тяжесть	1,45	Поднятие тяжести
Усилие сжатия кисти руки	1,7	Точный ручной динамометр
Аутофонический уровень	1,1	Звуковое давление при произнесении звуков
Электрическое раздражение	3,5	Ток 60 Гц, пропущенный через пальцы

В табл. 1 указаны показатели степенных функций некоторых из исследованных континуумов.

Межмодальные сравнения

Немного найдется ученых, которые бы не ощущали неудовлетворения вышеописанным методом, надежность которого всецело полагается на выражение мнения наблюдателей и зависит от того, насколько хоро-

Стивенс С . Психофизика сенсорной функции

шо они знают числовую систему. Эта неудовлетворенность методом вполне обоснована, ибо поверхностные знания чисел, особенно отсутствие понятия о пропорции, естественно, затрудняет способность некоторых наблюдателей хорошо выполнить свою роль в этих экспериментах. Обозначение силы ощущения числом не является чем-то таким, что человек выполняет с большей точностью и уверенностью, хотя обыкновенный выпускник высшего учебного заведения, как правило, может производить целый ряд непротиворечивых числовых оценок.

Однако интересно не то, уверены или не уверены мы в полноценности этого метода. Интересно другое, можем ли мы подтвердить правильность степенного закона, вообще не предлагая наблюдателям производить численные оценки? Если да, то можем ли мы проверить правильность отношений между показателями, приведенными в табл. 1? Утвердительный ответ на этот вопрос дают результаты проведения эксперимента по методу, согласно которому наблюдатель производит уравнивание интенсивностей ощущений двух различных модальностей. Посредством таких межмодальных сравнений, производимых при разных интенсивностях стимуляций, можно получить «функцию равных ощущений», а затем сравнить ее с такой же функцией, предсказанной на основании величин показателей для этих двух модальностей.

Если обе модальности при соответствующем выборе единиц описываются уравнениями:

S₁ = R₁^m и S2 = R₂ⁿ

и если субъективные величины S₁ и S₂ уравниваются путем межмодального сравнения на различных уровнях стимуляции, то результирующая функция равных ощущений примет вид:

R₁^m=R₂ⁿ

Или в логарифмах

log R₁. = ⁿ/_m log R₂

Иначе говоря, в логарифмических координатах функция равных ощущений будет прямой линией, наклон которой определяется отношением двух данных показателей.

Что касается самого эксперимента, то вопрос заключается в том, способны ли наблюдатели делать межмодальные сравнения и могут ли быть предсказаны эти сравнения, исходя из шкалы отношений кажущихся величин, определяемой независимо путем оценки величин? Способность наблюдателей высказывать простые суждения о кажущемся равенстве была твердо установлена в другом контексте. <...>

Звук и механическая вибрация являются такими стимулами, кажущуюся силу которых приравнять сравнительно легко. В качестве звука в экспериментах использовался шум умеренно низкой частоты. Виб-

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Рис. 3. Функция равных ощущений, соотносящая вибрацию (частота 60 Гц), подаваемую на кончик пальца, с интенсивностью полосы шума. Наблюдатели подгоняли громкость так, чтобы она соответствовала вибрации (кружки) и чтобы вибрация соответствовала громкости (квадратики). Значения раздражений даны по логарифмической шкале (в децибелах). Абсцисса - шум; ордината -амплитуда вибрации

рация имела постоянную частоту (60 Гц) и подавалась на кончик среднего пальца¹.

Соотнесение кажущейся интенсивности звука и вибрации проводилось в двух дополняющих друг друга экспериментах. В одном из них звук подравнивался под вибрацию, в другом вибрация подравнивалась под звук. И звук и вибрация подавались одновременно. 10 наблюдателей производили в каждом эксперименте два подравнивания на каждой интенсивности.

Результаты этих экспериментов приведены на рис. 3. Кружочки обозначают средние уровни вибрации в децибелах, к которым подравнивались звуки, а квадратики — средние уровни звука в децибелах, к которым подравнивалась вибрация. Оси координат даны в децибелах относительно ориентировочно определенных порогов обоих раздражителей.

Интересно, что на рис. 3 наклон линии равен 0,6, т.е. близок к наклону, требуемому отношением показателей двух функций, полученных отдельно для звука и вибрации методом оценки величин. Эта зависимость в основном линейна, и, следовательно, в диапазоне использованных стимулов как громкость, так и вибрация подчиняются степенному закону.

¹ См.; Stevens S,S. Gross-modality validation of subjective scales for loudness, vibration and electric shock // J. exp. Psychol. 1959. P. 201-509.

Р . Вудвортс , Г . Шлосберг

МЕТОДЫ ШКАЛИРОВАНИЯ¹Метод равных сенсорных расстояний

Имеется ряд методов, в которых испытуемый пытается выбрать или согласовать серию стимулов так, чтобы они отмечали субъективно равные расстояния на некотором континууме. Первый из них — «деление интервала пополам» — был использован Плато в 1850 г. Он просил художников воссоздать серый тон, который является средним между черным и белым. Иными словами, субъективное расстояние между белым и серым было таким же, как между черным и серым. Метод разработан Дельбефом, Мюллером и Титченером (1905)². Основной целью была проверка справедливости закона Фехнера. Если бы средняя точка совпадала со средним геометрическим, а не средним арифметическим, то Фехнероказался бы прав. Иногда точка приходилась на одно среднее, иногда на другое; случалось и так, что она оказывалась где-то между ними. Мы не будем рассматривать старые доказательства, которым Титченер посвятил целый раздел своей книги. Понятно, что этот метод подвержен тем же ошибкам, что и метод фракционирования, В самом деле, метод деления интервала пополам очень похож на метод деления пополам величины. Единственным различием является то, что метод деления пополам может давать истинный нуль для шкалы.

Эксперимент Сенфорда. Конечно, нет причины ограничивать эксперименты делением пополам. Можно раздробить субъективное расстояние на любое количество равных интервалов. В эксперименте по взвешиванию Сенфорда 108 пакетов, ранжированных от 5 до 100 г, раскладываются на пять

¹ Проблемы и методы психофизики / Под ред. А.Г.Асмолова, М.Б.Михалевской. М.:
Изд-во Моск. ун-та, 1974. С. 193-194, 202-204, 208-211.

² См.: Boring E.G. Sensation and perception in the history of experimental psychology.
Appleton-Century. 1942. № 4.

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

кучек с приблизительно равными сенсорными расстояниями между ними. Если среднее от всех весов, помещенных в каждую кучку, нанести на ординату в логарифмическом масштабе, а субъективные величины в линейном масштабе — на абсциссу, то по закону Фехнера точки должны лечь на прямой линии. <...>

Парное сравнение

Существуют, по крайней мере, два метода шкалирования — шкалирование отношений возвращает к работе Фехнера — пионера в области экспериментальной эстетики и его методу выбора. Этот устаревший метод был использован Фехнером при изучении эстетической оценки различных вариантов прямоугольников. Он изготавливал картонные ящички, стороны которых изменялись в пределах от квадрата до узкого прямоугольника и разбрасывал их в случайном порядке на столе. Фехнер проводил эксперимент с несколькими сотнями людей, предлагая каждому выбрать наиболее и наименее приятные формы фигурок, разбросанных на столе. Затем он мог использовать относительную частоту выбора в качестве показателя и таким способом определял эстетическую ценность каждого прямоугольника. Благоприятные выборы падают, в основном, на середину серии (около золотой серединки), а неблагоприятные — в экстремальных направлениях.

Две наиболее совершенные формы выбора известны как метод ранжирования и метод парных сравнений. Если бы Фехнер попросил распределить все приятные прямоугольники в одном конце, а неприятные — в другом, то такое категоричное распоряжение дало бы больше дополнительной информации. Если бы показывал он только два прямоугольника одновременно и просил бы испытуемого выбрать наиболее приятный, то, проделывая то же самое со всеми парами, Фехнер опять-таки мог бы получить больше информации, чем методом выбора. Или он мог бы взять определенный прямоугольник в качестве стандарта. Предъявляя стандарт в паре со сравниваемыми, он получил бы оценку сравниваемого как более или менее приятного, чем стандартный, подобно тому, как это делается методом постоянных раздражителей. Это последнее предположение недостаточно обосновано психологически в изучении эстетических или других величин потому, что испытуемый как бы пресыщается стандартными стимулами. Однако мы увидим, что с точки зрения логики и математики метод парных сравнений является сокращенным методом постоянных раздражителей. Кроме того, метод ранжирования сводится к методу парных сравнений.

Метод парных сравнений введен Коном¹ при изучении предпочитае-мости цветов. Его часто признают в качестве наиболее адекватного спосо-

¹ См.: Cohn J . Experimentelle TJntersuchungen liber die Gefuhlsbetonungen der Farben, Hellig-Ketein und ihrer Combinationen // Philos. St. 1894. 10. P. 562-603.

Вудвортс Р . Шлосберг Г. , Методы шкалирования

ба получения надежных оценок. Задача испытуемого в любой момент упрощается до предела, потому что перед ним только два образца. Он сравнивает их в определенном отношении, переходит к другой паре и так до тех пор, пока не оценит всех образцов. Если каждый образец сочетается с каждым другим, то количество пар равно n(n-1)/2, что составляет 45 пар их 10 образцов или 190 из 20. «Работа» может иногда сокращаться: можно раз
делить серию образцов на две или более частных серий. Предъявляя все
пары стимулов в случайной последовательности, экспериментатор может
избавиться от временной и пространственной ошибок, помещая каждый
образец первым в одной паре и вторым в другой. В индивидуальных экс
периментах он может приготовить бланк регистрации в форме таблицы
(см. табл. 1). Каждый образец представлен в строчке и колонке. Если, на
пример, испытуемый предпочитает G букве В, то буква G записывается на
пересечении колонки G и строчки В. Когда все выборы уже сделаны, экс
периментатор подсчитывает все G , занесенные в таблицу в строчке G или
колонке G и записывает количества под колонкой G . Таким образом, экс-
периментатор узнает частоты выборов (С-частоты). Когда перед наблюда-
телем 10 образцов, каждый сравнивается с оставшимися девятью; чтобы
получить процентное или вероятностное выражение, каждое значение
С делится на 9 или в общем виде на (п-1). Возможна определенная провер
ка: сумма показателей С-частот должна быть равна n(n-1)/2, средняя вели
чина р должна быть равна 0,50.

Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 281; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!