§4　感觉强度的测量

§4　感觉强度的测量

乍看起来，测量感觉强度的尝试似乎过于鲁莽。当感觉本身的量度还不确定时，我们怎么能希望感觉测量获得任何结果呢？但是，如果我们花点时间去考虑一般量值测量是怎样进行的，事情就开始变得更有希望了。

对于所有的测量来说都需要一个标准。这个测量标准从来就不是被测量对象的本身。因此，我们可以使用时钟测量一个事件的时间，但是时钟显示给我们的只是一个均匀的运动。抑或我们可以通过日、月、年来测量更长的时段，这些时段又同外部自然均匀性的重复变化相一致。那就是说，我们通过空间测量时间。但是在另一方面，为了测量空间，我们又使用时间。我们通过旅程所花费的时间来估计旅行所走过的道路的长度。当我们在一个刻度表上标上连续的刻度时，我们必须根据时间的秩序。因此，空间和时间的原始测量单位总是同时发生的：1小时既是空间体验的1小时，也是时间体验的1小时。空间给了我们测量时间的惟一手段，时间是我们测量空间的最好方式。然而，在两种相互依赖于对方的测量方式上，两者存在着值得注意的差异。对于空间测量来说，所需要的仅仅是时间已经存在，但是并不需要我们对时间进行精确的测量。当我们编制一个量表时，我们必须一个接一个地标出每一个单位，但是量表的编制工作一旦完成，在每一个特定的测量中，我们并不需要计算量表包含的所有单位的数量，而是使用整个量表直接测量，亦即我们一次性地同时使用我们循序渐进编制的整个量表。为了进行最为精确的空间测量，我们所需要的只不过是“较早”、“较晚”、“同时”等一般的概念。然后，当空间测量完成以后，我们就可以返回到时间的测量上，利用空间测量的帮助对时间进行划分。

因此，所有精确的测量都是空间测量。时间、力量以及所有可被认为具有量值的东西都是以空间为标准进行测量的。现在，当我们谈论比较感觉的强度时，我们的意思是感觉具有量值。尽管感觉强度的直接比较只不过使我们可以宣称它们“较强”、“较弱”或“相等”，这一事实本身并不能给我们获得感觉强度的精确测量造成任何障碍。因为，起初在时间的测量方面我们所具有的也仅仅是具有“早些”、“晚些”或“同时”等模糊的观念，然而现在我们可以十分精确地测量时间差别，这样一种小小的认识已经远远超出了我们原来的能力。的确，感觉的测量同样也会像时间的测量那样，其他一些主要是心理量值的测量也会像时间和空间的测量一样取得进展。时间和空间的量值在最初时也只不过区分为“相等”、“较大”或“较少”，然而由于我们可以通过已知的量值对新的空间量值进行测量，我们迅速地达到了对后者的精确测定。但是对于心理量值的测量明显具有较大的困难。在这一方面，直到最近，思想的运动，即反应时才被付诸精确测量。这种测量是通过把外在于我们的客体的运动，特别是那些同给人以规则印象有必然联系的运动，替换为我们观念的运动而进行的。

那么，时间测量的精确方式无法从时间本身获得，我们必须求助于空间运动的帮助。同样地，我们决不可能从感觉的自身发现测量感觉的方式，我们必须考虑感觉的量值同其他可测量量值的关系。在这一方面，没有什么量值比引起那种感觉的刺激能更明显地服务于我们的目的了。的确，刺激给我们提供了不仅是最明显的，而且是惟一可能的测量感觉的手段。没有什么其他的量值同感觉的量值之间有这样直接的关系。

在这种测量里，感觉自身惟一能提供给我们的帮助是作为“较强”、“较弱”或“相等”的感觉强度上的一般区别。其他一切都必须从刺激的测量中获得。如果两个感觉具有同样的强度，那么我们首先想到的是，两个感觉的外部刺激具有同样的强度。但是，测量的结果却告诉我们这一推论并不总是那么正确。不同强度的刺激可能引发相同强度的感觉。弱视眼可能发现普通的日光如此强烈，眼睛不由自主地闭上。但是正常的眼睛除非直接看太阳，是不会有这种趋向的。如果我们陷入昏迷或处于熟睡之中，我们可能不会感到针的刺痛，而在清醒的状态下，这通常引起强烈的疼痛。很早以前人们就观察到这类事实了。有机体在外部刺激面前所具有的这种较强或较弱的感受性（Receptivity），我们称之为敏感性（Sensibility）或兴奋性（Excitability）。我们说弱视眼比健康的眼睛具有更强的可兴奋性；清醒时比熟睡时具有更强的敏感性。但是，通常我们并不考虑测量这种兴奋性。然而，如果我们开始探查在不同的场合，刺激强度引发了相同强度的感觉，那么，测量立即就开始了。如果刺激在两个场合具有同样的强度，那么感受性就是同等的；如果第一种场合的刺激两倍或三倍强于第二个场合的刺激，那么前者的兴奋性就仅仅是后者的一半或三分之一。概括地说，兴奋性同导致相同强度感觉的刺激成反比关系。

这样，我们就获得了一个结果。这个结果对于我们倡导的测量具有重要的意义。我们已经发现了一种消除兴奋性差异的方法。这种兴奋性的差异存在于不同的个体，也存在于处于不同时期的同一个体。因此，现在我们有条件去倡导和界定一个兴奋性的单位，就像为测量时间而普遍接受的标准那样。当然，这样一种倡议应该证明自己确实具有真实的意义。

随着感觉强度的增加或减少，我们获得了测量的进一步的基础。有关这一点，我们所知道的仅仅是随着刺激强度的变化，感觉强度增加或减少。如果“我们耳朵里的声音”变大了，我们知道那是外部声音增强了。我们没有理由假定是我们的感觉器官的敏感性变化了。本来，有关外部刺激增强的结论仅仅是从增加的感觉强度中推论出来的，直到构成刺激的这些物理过程成为我们单独的研究对象以后，我们才确信无疑这些结论是正确的。但是在进行这样的研究时，我们倾向于把刺激和感觉分开，由此而走向发现一条通往有效的刺激测量的道路。

现在，如果我们的整个知识仅仅限于这样一个事实，即感觉随着刺激增强或减弱，那么我们并没有取得多少收获。但是一些直接的和无帮助（unassisted）的观察获得的事实以最一般的术语告诉了我们有关刺激和感觉的强度关系的规律。

每一个人都知道，在夜晚的沉寂中，我们可以听到白天噪声中无法听到的东西。时钟轻柔的滴答声、街道遥远的喧闹声、房间里椅子的吱嘎声都冲击着我们的耳膜。每一个人也都知道，身处市场繁杂的喧哗之中，或火车鸣笛之时，我们或许无法听到我们身边的人对我们说的话，甚至无法听到自己的声音。夜晚如此明亮的星星到了白天就看不见了。尽管白天我们可以看到月亮，但是月亮在白天似乎要比晚上暗淡多了。每一个有过重量经验的人都知道，如果手中已经有了1克重量，我们再添上1克，那么差异非常明显；但是如果手中是1000克，再添上1克就没有任何感觉。

所有这些经验如此普通，以至于我们认为它们是不言而喻的。实际上，事实绝非如此。毫无疑问，时钟的滴答声白天和晚上都一样大。如果有什么不同的话，那就是我们处于喧闹的街道和铁路的噪声中时，我们说话的声音比平时要响亮。月亮和星星并不改变它们的光的强度。也没有人会否认1克重量在添加到100克或1000克时有什么不同。

时钟的声音、星星的光线和克的重量产生的压力都是一些感觉刺激，这些刺激的强度总是保持不变的。那么，那些经验又告诉我们什么呢？很明显，经验告诉我们的是：同一刺激和同样的刺激，依据其产生作用的环境，将使我们感觉较强，或较弱，或根本感觉不到。但是，环境中什么种类的变化导致了感觉的改变？对这一问题的深入考察使我们发现变化是无处不在的。时钟的滴答声对于我们的听觉神经来说是一个弱的刺激，当它不是在嘎嘎的车轮声和其他喧闹嘈杂之声中的时候，它自身是很清晰的。星星的光线对于眼睛来说是一种刺激，但是如果它的刺激作用被放到日光的强烈刺激中，我们就注意不到它了，尽管当它和暮光的微弱刺激联合起来时，也能感觉到它的存在。克的重量对于我们的皮肤来说是一个刺激，当它和同等重量的现实刺激结合时，我们能感受到，但是它同一个重1000倍的刺激结合时，对它的感觉就消失了。

因此，我们可以确立这样一个基本规则，即：为了使一个刺激能被觉察到，如果已有的刺激是微弱的，那么它可以非常小；如果已存在的刺激较强，那么它就必须非常大。仅仅从这一规则我们就可以看出，一般说来，我们对于刺激的觉察是多么依赖于刺激的强度。当然这种依赖性并不像以前人们认为的那么简单。很明显，最简单的关系是：我们应该期待着感觉的增强同刺激强度的增强有直接的比例关系。因此，如果感觉1，则对应于强度1的刺激，感觉2对应于强度2的刺激，感觉3对应于强度3的刺激，如此类推。但是，如果在感觉和刺激的所有关系中，这种最简单的关系成立，被加到一个现存的强刺激上的刺激和被加到一个现存的弱刺激上的刺激所引发的感觉增强应该是一样的，那么星星的光线无论是放在白天还是黑夜所导致的感觉都应该是一样的。但是我们知道事实并非如此，白天是看不到星星的。它们在我们感觉上引发的增强是我们觉察不到的，但是这种增强在暮光中却非常明显。因此.有关感觉强度的比较测量现在已经很清楚：感觉强度的增强同刺激强度的增强并不成比例；感觉强度的增强更慢。但是，当我们试图确定所获得的这种关系究竟是什么时，日常生活的经验就不能令人满意了。我们需要精确和特殊的测量方法。

然而，在我们开始寻找这种测量方法之前，我们有必要搞清楚摆在我们面前的这一问题的意义和我们期待发现的问题答案的重要性。如果我们在不同强度的两个刺激上使用同样的单位添加刺激物，如将1克的压力添加到1克和1000克上，我们将面临着这样一个事实：在比较轻的重量上的添加物非常容易地就被知觉到了，而在较重的重量上的添加物几乎或者根本就没有被知觉。这一事实或许我们可以预先从两个方面来解释：（1）或许是由于在较强刺激上的添加物比较弱刺激上的添加物在感觉上导致了较小的增加。（2）或者在两种条件下感觉的增强都是同样的，但是，为了使其都能被充分觉察到，较强的刺激比较弱的刺激需要感觉上有更大的增强。如果第一个假设是正确的，那么我们所要进行的测量将直接涉及刺激增强和相应的感觉增强之间的关系。如果第二个假设是正确的，我们所要寻找的规律将仅仅涉及我们怎样看待感觉和对感觉的比较性判断，而不涉及感觉自身。现在，如果没有这些对感觉的理解和比较的活动，我们就不能形成有关感觉强度的任何判断。从这样一种观点出发，就必然得到这样一个结论：我们对于感觉的测量结果首先应该建立在另外一种假设上，即我们能直接把握的仅仅是刺激的改变和对这种改变的理解之间的关系。正是基于这样一点，我才在上面指出：并非当一个特定的刺激增强物被添加到一个较强的刺激比添加到一个较弱的刺激时，导致了一个较小的感觉增强，而是我们判断这种增强是较小的。如果绝对的感觉增强是较小的，那仅仅是因为另外一个规律在起作用，即我们对感觉增强的判断和它的实际量度对应的规律。现在很明显，对这样一个假设的效度问题的回答只能从存在于刺激强度和感觉强度的关系的细致研究所得结论中寻找。这就是我们现在准备开始进行的探讨。或许，出于简洁的缘故，在随后的讲解中，当我实际上应该正确地使用“理解（apprehension）”或“感觉判断（estimation of sensation）”时，你们可以允许我仅仅使用“感觉”。但是我会反复强调这种表达模式仅仅是暂时的，而且我相信，在后面的讲座中，我会成功地着手解决这个问题，看看那种我们对于感觉强度改变的理解同变化自身是一致的假设是否正确，或者这种假设是否应该让位于其他的假设。

如果你们理解了这一点，直接摆在我们面前的问题就是下面这样一种形式，即我们准备去确定感觉的增强与同等的刺激增强之间对应的关系，或者换句话说，去发现刺激的增强与同等的感觉上的增强之间的对应关系。

日常生活的经验已经告诉我们怎样进行这种测量。我们看到，感觉强度的直接测量是不可能的。我们能测量的仅仅是感觉差别。经验告诉我们，极不相等的感觉差别对应的可能是同等的刺激差别。我们发现，在大多数情况下，同样的刺激差别依据所处情景的不同而被感觉到或感觉不到。1克重量被添加到另1克上可以感觉到，但是当添加到1000克上时，就感觉不到了。我们不应该认为添加到另外1克上的1克重量造成了相当大的差别，而添加到1000克上时仅仅在感觉上造成了细微的差别。造成这种状况的原因并不难以寻找。我们很难说清是否一个感觉差别较之另外一个感觉差别是较小或较大，但我们却毫不犹豫称两个感觉是相等的。我们确信星星白天是看不见的；但是我们可能怀疑夜晚的满月是否比白天的更亮。因此，如果我们从一个任意的刺激强度开始，观察它唤起了什么样的感觉，然后看看我们增加刺激而不被感觉到究竟要花费多少时间，这样一来，我们的研究可以快速得到一个结果。如果我们以各种量度的刺激进行这种观察，我们就不得不变化刺激的强度，使之恰好能造成一个感觉上的差异。一个光线，为了能在暮光中被观察到，并不需要像星光那样明亮，但在白天时就必须更明亮才能被感觉到。如果现在我们以各种可能的刺激强度进行这种观察，并记录下每一个强度和可以恰好导致一个可被觉察到的感觉增强所必需的刺激增强的量度，那么我们就可以得到一系列数值，在这些数值中，就可以找到明确而又直接地表达一个感觉随着刺激的增加而改变的规律。

利用这种方法进行的实验在研究光、声和重量的感觉方面特别便利。我们将考虑研究重量的感觉，因为对它的研究最简单。实验者舒适地把手放在桌子上。一个选定的重量放在他的手上。然后把一个非常小的重量添加上去。在实验的过程中，这个观察者当然不能看他的手。然后询问他是否感觉到任何差别。如果回答是否定的，就添加一个更重一点的重量，这一程序重复进行，直至被试察觉到重量的增加，这个添加的重量恰好能引起清晰的感觉。当一个标准重量的实验结束以后，再进行第二个、第三个或更多，直至确定恰好必需的重量增加的量值。

我们发现了一个出奇简单的结果。添加的重量与原来的重量，在恰好能导致感觉上可被觉察的差别时，两者之间总是同样的比例。例如，如果我们发现对1克重量的添加物的最小的可觉差是克，那么，如果不采用克，而采用便士重量（penny weight）和盎司或英磅，那么，对于1便士重量来说，造成最小可觉差的是便士重量；对于1盎司来讲，就是盎司；对于1磅来说，就是磅。或者，如果我们把研究限制于克的重量上，对于10克来说，需要2.5克；对于100克来说是25克；对于1000克来说是250克。

这些数字解释了我们熟悉的事实，即若要使较重的重量之间的差别被知觉到，就必须比较轻的重量之间的差别要大。但是这些数字也给我们提供了有关压力的感觉和所施加的压力之间关系的定律的精确公式。你可以通过记住一个数字而掌握这个定律，这个数字表达了在标准重量上增加的重量的比例关系。实验结果告诉我们，这个比例平均接近1∶3，无论什么量值的压力放到皮肤上，一旦从原来重量添加或减少达到，我们就可以感觉到它的增加或减少。

同一类型的实验曾被应用于提起重量的研究，不过这样的实验需要更多的次数和更精确的实验设计。当然，这类实验的条件并非如此简单。当我们提起一个重物时，我们不仅有抓住重物的手中的重量感觉，而且在提起重物的手臂肌肉上也有感觉。第二个感受性较之压力的感受性更为精致和敏感。的确，实验已经证明，只要重物能提得起来，在原有重量上添加6％的重量就可以造成感觉上的差别。因此，我们在提起重物的感受性上，是放在皮肤上的压力的感受性的5倍。感觉依赖于刺激的定律在提起重量的感觉方面，其表达方式可以用6％或来代替。这一比例告诉我们，无论重量是轻还是重，无论所谈论的是盎司、英磅还是克，在提起重量的感觉方面，在100克上我们必须添加6克，在1000克上必须添加60克，也就是说，在它原有重量上添加6％的标准重量，才能造成感觉上的差别。

为了测定重物的客观重量，我们使用天平，而为了精确地测定光的客观强度，我们使用光度计或光测量仪。从原理上讲，这种仪器是通过参照一个特定的光的明度，以这个特定的光的明度作为参照单位，去测量另一个光的明度。光度计的一个非常简单的形式可以用图1来表示：水平标杆S固定在白色的屏幕W前，光线n放置在标杆的后方，它的强度被看成是测量单位。光线n的旁边是光线l，需要测量的就是它的强度。两个光线通过标杆S而在屏幕上留下投影。如果仅仅呈现一个光线，则投影就不是那么清晰可见，每一个投影都依赖对方的照明，这一方的光线越强，则另一方的投影亮度就越大。假如两个投影具有同样的亮度，那就意味着两个光线的强度是一样的。但是，正常光线所产生的投影，即亮度单位，比另一个光线较暗，则意味着要被测量的光的强度不如亮度单位的光，我们可以把这个正常光线向后移动，看看光线减弱了多少。这是因为，依据光学的定律，光的强度同与这个发光体的距离的平方成反比。如果一个距离白色屏幕1米远的光移到10米远的距离，则投射在屏幕上的光的强度从100缩小到1。在10米远的距离上，比在1米远的距离上，光的强度是原来的1％。以这种方式，我们可以参照一个特定的正常光线，对一个不知道其强度的光进行数量化的比较。我们只要移动这两个光线，使之达到这样的距离：在这个距离上，两个光投射在屏幕上的投影的暗度看起来是一样的。然后，测量每一个光距屏幕的距离。两个距离的平方的反比就是这两个光的强度的关系。

同样的方法也可以应用于光的感觉对光刺激强度依赖性的测量。屏幕上无投影的强烈光线部分和投影部分微弱的照明部分都导致了光的感觉的产生，而且投影的颜色越深，对比越是明显。如果我们从两个同样强度的光开始，这两个光线位于标杆（即两根完全一样的蜡烛）后同样的距离，那么这两个投影将具有同样的强度，亦即它们同所投射的光亮背景具有同样的差异。如果我们现在一点一点地移动其中的一根蜡烛越来越远，它所产生的投影就越来越弱，它同它的光亮的背景的差别就越来越小，直到最后差别完全消失。这时，我们首先测量那根固定不动的蜡烛同屏幕的距离，然后测量把那根移动的蜡烛移回到它的投影刚好消失的距离，这样我们就获得了对光的感觉增强随光的刺激强度而增强这个定律的公式所必需的数据。只要固定不动的蜡烛在那个地方，屏幕的整个光亮就是它造成的。当另外一根蜡烛从某个距离开始往屏幕方向移动，它的光线就开始在整个屏幕的亮度中添加一些亮度。但是，添加的亮度在起初是觉察不到的，在它可被觉察的那一点恰恰就是第二个蜡烛投影出现的地方。当然，这个投影所占据的地方被较近的蜡烛所照亮，而不是远处的那根蜡烛。一旦那根远处的蜡烛接近到足以造成屏幕亮度可被觉察的增加，投影必然就出现了。因此，这个投影的出现是明度增强的标志。现在，我们获得了这两个光强度的关系，在两个光的差别恰好能引发光感觉的最小可觉差的那一点上，两个烛光距屏幕的距离平方成反比关系。例如，假设第一根蜡烛放在距屏幕1米远的距离，第二根蜡烛（它的位置恰好可以造成一个可被觉察的投影）距屏幕10米远，那么这两个烛光的强度呈100∶1的关系。换句话说，如果烛光强度的增加要影响到感觉的增强，那么第一个烛光的强度就要增加1％。这里，我们使用的方法恰恰就像在对重量的实验中所使用的方法。在那一实验中，我们在一重物上添加一个较轻的重量，使得压力的感觉恰好产生；在现在的实验里，我们在一个较强的光亮上添加一个较弱的光亮，使得光感觉增强恰好发生。接下来我们只要像在重量的实验中那样，把我们的这些观察扩展到不同的刺激强度就行了。就像我们改变我们的常规重量那样，我们现在必须通过已知的量度，改变标准烛光的明度。这就容易多了。我们只要把烛光向后移，或者向前移，根据它不能影响屏幕亮度时的距离计算它的明度。以这种方式进行的实验使我们相信：两个烛光的距离总是具有同样的比例关系。如果第二根蜡烛被放置于10米远的距离，而第一根被置于1米远，那么前者是10英尺时，后者就必须是1英尺；前者是20米或20英尺时，后者就是2米或2英尺。因此，我们可以得到这样的结论：能恰好引发可被觉察的感觉差别的两个光强度总是保持着同样的比例关系。它们的比例关系是1∶100或2∶200等等。但是这一定律同样是我们在重量的实验中发现的。我们可以使用数字界定的关系来表示刚好能被觉察到的明度增强同原来明度的关系。这个数字接近于1％，那就是说，每一个光刺激只有增强到1％时，才能被觉察到。

在声音的范围里，我们也不难从事类似的实验。一个物体落在下面的平面上可以导致一种强度的声音。这个声音的强度随物体的重量和下落的高度不同而不同。如果我们总是使用同样的物体，我们就可以通过改变下落的高度而任意改变声音的强度。物体下落的高度和声音的强度成正比关系。一个两倍或三倍于标准高度的下落物体将造成两倍或三倍于正常声音的响度。我们现在有一个很好的方式去把这一原理应用于解释声音强度的研究。当然，这些声音的强度的差别并非非常巨大。图2是一个声摆（sound-pendulum）图示：

我们使用两个同样大小的象牙球，即图中的p和q，两个球由两根相同长度的绳索悬挂着。在两个球之间放置了一个坚硬的木块c，如果两个球中的任意一个从设定的高度对着木块落下，所产生的声响同下落球的高度成正比。我们可以测量球从静止的位置到被提起的位置所形成的角。这个角可以从放置在木块后的一个有刻度的圆形标尺来读出。例如，球p的高度是距离ac，球q的高度是bc。就是说，这两个球从a点和b点垂直落下，以它们各自所具有的速度撞击木块。如果移动两个球到同样的角度，使ac和bc相等，则两个声响自然具有同样的强度；但是如果不等，则声音的响度也不同。当我们移动球从相同的高度到越来越大的差别的高度，并且使球相继快速落下，以便可以精确地比较它们的声响，我们就可以发现，在一段时间里，尽管下落的高度不同，但却没有可觉察的声响差别。只有在高度的差异到了某个确定的量度，声响的差别才被觉察到。这时，可以测量两个球落下时的高度。当然，高度的差别给了我们一个量度，在这个量度上，如若想获得一个可被觉察的感觉差别，以球落下的总的高度测量而得到的标准声音强度就要增强。例如，假如第一个球从10厘米的高度落下，第二个球从11厘米的高度落下，那就意味着标准的声音强度必须增加了之后，差异才能被觉察到。通过类似的测量方法，对许多不同的落体高度进行测量，我们将会发现当声音的强度增加或减少时，这个关系是否稳定。就像在重量的研究和光强度的研究那样，我们发现刺激增加对刺激强度的关系总是同样的。如果要造成感觉上清晰的增强，每一个声音必须增强大约。

那么，我们发现所有那些可以付诸精确测量其刺激的感觉都遵循一个统一的规律。无论对感觉差别的理解是多么的不一致，这一定律对所有的感觉都有效：导致同等的可被觉察到的感觉差别所必需的刺激增强同刺激的强度具有不变的比例关系，亦即这个比例是个常数。下表显示了几种不同感觉的比例数字：

光的感觉--------1∶100

肌肉感觉--------1∶17

压力感觉--------1∶3

听　　觉--------1∶3

这些数字远不是人们期望的那样提供了精确的测量。但是，它们至少可被用于传达一个有关不同感觉的相对感受性的一般观念。在这些感觉的感受性中，眼睛最敏感，其次是肌肉，肌肉感觉提供了有关提起重物的差异的精确测量。耳朵和皮肤大约在同等的水平上，排列在最后。

这些定律以如此简单的形式表达了我们对感觉的理解同引起感觉的刺激之间的关系。它是由生理学家E·H·韦伯发现的，并依据韦伯的名字而称之为韦伯定律。然而，韦伯在一些特殊的情况下考察这一定律的效度。是G·T·费希纳证明这一定律适合于所有的感觉。在心理学中对感觉的第一个综合性研究要归功于费希纳。费希纳建立了精确的感觉理论。