§1 最小可辨感觉

§1 最小可辨感觉

像我们看到的那样,在任何确定的感觉领域里,所面临的所有问题的解决不外乎需要两种类型的测量。第一,我们必须知道感觉强度的变化同刺激强度变化之间的常数关系;第二,必须测定最小可辨感觉(Just noticeable sensation)的量度。我们已经进行了第一种类型的测量,第二种类型的测量还有待我们完成。

压力感觉为我们的研究提供了最简单的条件。我们在要测定其感受性的那部分皮肤上放上小的重量,最好是软木塞之类的木块,尝试确定形成一个最小可辨感觉需要多少重量量度。以这种方式进行的观察证明,皮肤表面不同部分的感受性远远不是整齐划一的。最敏感的部分是前额、太阳穴、眼皮、前臂的外侧部分和手背。在这些部分,通常我们能感觉到仅仅img克的重量。不太敏感的部分是前臂内侧、面颊、鼻子,比这些部分在敏感性上更次一些的是手掌、腹部和腿。在这些部分,皮肤感受性下降到img克。在一些受到特别保护的部分,如指甲和脚后跟,最小可辨重量高达1克。

对微弱刺激更为敏感的是我们的听觉器官。像我们所有的人都知道的那样,轻轻地接触外耳道或鼓膜能激发一个颇为强的声音感觉。远距离的声音除非非常微弱,否则也有声音的感觉。当然,在进行测定听觉感受性限度的研究中,我们决不能忘记考虑形成声音强度的所有条件。例如,如果我们通过下落物体的声音测定一只耳朵的感受性,我们不仅必须知道这一重物的量度和材料,而且必须了解承接重物下落的那个物体的材料。我们还必须测定它下落的速度、耳朵距发出声响的位置的距离等等。研究发现,敏感性正常的耳朵,在距声响91毫米处,可以感受到由一只重1毫克、从1毫米的高度落下的软木球产生的声响。我们的日常生活经验告诉我们,不同的个体在听觉方面差异极大。感觉器官的疾病影响着听力。除此之外,随着年龄的增长,听觉的敏感性通常下降,从最初的听力障碍,到完全丧失听力——这也是一种最普通的感觉缺陷。

如果我们用刚刚测定的声音量度作为刺激单位,我们就能把它同其他任何用做刺激的声音强度进行比较。这种比较并不困难。对于那个我们要测定其强度的声响,我们只要移动它至其声音恰好消失的地方。这时它的声响同那个距耳朵91毫米处、从1毫米高度落在玻璃上、重1毫克的木塞产生的声响刚好是一样的。那个距离立刻告诉我们在它产生声响的地方,特定的声音比最小可辨的声音强度强多少倍。普通的毛瑟枪枪声在7000米的距离恰好可以被觉察到。这一距离比91毫米的距离的70000倍还要高出许多。由于声音的强度随距离的平方而减少,因此,毛瑟枪声的声音强度比我们采纳为单位量度的木球声响强度高出4,900,000,000多倍。以这一单位量度进行的类似比较可被应用于其他任何声响。例如,我们可以轻易地测定,在一个确定的钟摆撞击声中包含多少感觉单位。现在,既然我们可以非常容易地进行下一个步骤,把各种声音强度进行相互比较,因此,我们完全可以利用我们在重量研究中使用的单个坐标来表示声音的强度。仅有一个条件我们必须非常小心,不能忽视,那就是:当其他噪声影响耳朵时,我们不能进行这样的观察;或者,当空气的运动使得声音的传播不规则时,同样如此。因此,夜晚的寂静特别适合于声音感觉的实验测量

当我们面临视觉时,条件就完全不同了。很明显,只有当感觉器官存在着一种绝对休止的状态(没有任何感觉)时,我们才能尝试测定最小可辨感觉。这种条件对于耳朵来说是可以实现的。我们可以清晰地区分噪音和宁静。处在宁静的状态中,没有任何听觉发生。对于眼睛来说,相应的区别是在黑暗和明亮之间。但是视觉上的黑暗同听觉上的寂静完全是两码事。通过大幅度减少光的强度,不需要外部光线的实际消失,我们就或许可以获得黑暗。或者说,如果闭上眼睛,我们也处在黑暗中,但是这并不意味着我们完全没有了光的感觉。几乎在每一种情况下,某种程度的外部光线都可以进入闭上的眼睛。不仅如此,而且眼睛关闭的本身也是光感觉的原因,因为对眼球的压力可以作为一种视网膜刺激。你可以通过加强闭眼时的压力而非常容易地使你自己相信这一点。虽然你已经闭上了眼睛,但你仍然能够看到一些微弱的闪烁正在增强,直到最后,视觉的整个黑暗视野被似洪水般的光的海洋所淹没。

但是,即使在没有这些机械刺激作用的条件下,甚至在最黑暗的夜晚,我们的眼睛也从没有摆脱光的刺激。只要我们稍加注意,我们就可以看到黑暗加深、变淡,视野中的黑暗处处让位于微光,然后又反过来变为更加浓重的黑色。我们甚至不时地劝说自己,我们识别出外部物体的模糊轮廓,时而,光的闪烁似乎又照亮了昏暗。因此,无论多么完全的黑暗,眼睛总是活跃的。我们很容易发现自己在怀疑,是否这种现象是由来自我们自己的眼睛的光线造成的,或者来自于我们无法看到的夜晚本身。但是我们也很容易使自己相信,造成这种光和暗现象的并非外部的光。如果我们移动,这些光伴随着我们,而且它们并不对应于任何外部物体。尽管我们确信,我们已经尽一切努力,完全摆脱外部光线,但它们依然存在。此外,不仅这种我们在黑暗中看到的闪烁,而且我们能看到的最深的黑色,都总是一种光的感觉。当我们闭上眼睛时,视觉的黑暗视野与张开眼睛时明亮的视野具有同样的形式。所有这些都处在我们看做黑色的视野的限度之内,在这个限度之外,我们看到的不是黑色,而是什么都没看见。当处在白天,我们的眼睛张开时,我们不会说处在我们背后的物体看起来是黑色。因此,我们能看到的最黑的黑色是我们对光的最微弱的感觉。感觉到这些同没有感觉是不一样的。因此,就像光亮一样,黑暗也有不同的程度。黑同样有各种差异。我们可以依次从最深的黑过渡到明亮一点的黑,然后再到灰,最终到达白色。

古代的观点认为,眼睛本身是光的源泉。现在看来,这种观点并非没有一点基础,只是我们从来没有利用这种光看到和辨别出外部物体。在黑暗中我们具有的光的感觉是我们眼睛中的刺激导致的。但是,如果我们准备看清物体,光的刺激必须来自这些物体。感官的持续兴奋的确是事物的一种特殊状态,这种状态也许在其他任何方面都不会发生。但是,当我们想到眼睛是感官中最敏感的这一点时,我们就明白了。一个并不十分强的刺激,可能并不足以引发听觉和压力感觉,但是它比眼睛的最小可辨感觉要大得多。对于眼睛来说,器官正常的生理状态非常有可能提供一个感觉的起因。构成营养的化学过程可能起到刺激眼睛神经膜的作用。移动眼球的肌肉对眼球施加的压力可能导致断断续续的刺激。这种刺激即使在人睡眠时仍然在起作用,因为肌肉从来没有完全放松过,只不过在运动时,它的强度有所增加。这一现象同样适用于黑暗中的光感觉,当眼球运动时,光的感觉也变得更加强烈。

不言而喻,视觉状态使得我们无法测量相应于最小可辨光感觉的刺激量度。眼睛总是具有某种大于最小可辨强度的感觉。因而所有作用于我们的刺激都可以增强无法逃避地存在于我们眼内的光感觉。在这种条件下,我们所能做的只是测定在绝对黑暗的条件下最微弱的光的强度,这种最微弱的光比之视野的黑色稍亮一点,刚刚能被觉察到。金属线接通持续不断的电流就会产生这种微弱的光,我们很容易就能观察到。当我们增强电流的强度,电线就会变得越来越热。最后,在某个确定的强度上,电线开始发亮。由于我们可以任意地逐渐调整电流的强度,电线的亮光达到最小可辨的那一强度就很容易为我们所测定。然后,我们就可以把它的客观值同其他已知光强度的客观值进行比较。以这种方式进行的研究发现,光的最小可辨强度近似于从白纸上反射的满月月光的img

尽管在光感觉的研究中,由于眼内光的存在而使得我们的研究受到限制,但我们已经进行的各种研究给我们调查压力、声音和光线提供了感觉和刺激的单位。对于其他感觉印象来说,如味觉、嗅觉和温度觉等,在测定其感觉和刺激单位方面,还缺乏成功的尝试。这部分是由于这一事实,即在这些感觉研究方面,我们无法以足够的精确性控制刺激的作用。同时,它也部分是由于我们无法使这些器官完全摆脱刺激作用。这样一种完全摆脱刺激作用的状态相当于刺激坐标上的零点。

我们对感觉的测量依赖于两个量度,即最小可辨刺激差(just noticeable stimulus-difference)和最小可辨刺激强度(just noticeable stimulus-magnitude)。现在,既然我们以这种方式测定了这两个量度,就产生了进一步的问题:即两个量度相互之间是否存在某种确定的关系呢?如果我们对刺激的感受性显示出某种程度的变化,那么我们对刺激差的感受性不也是可变的吗?我们发现,对刺激差的感受性可以用某种恒定的分数来表示,即我们对压力差的感受性是img,对光线差的感受性是img。换句话说,压力必须增加原有量度的img,光线必须增加原有强度的img,差别才是可以辨别的。这些关系真的像我们宣称的那样是恒定的吗?或者说,它们不是更有可能随感受性的变化而变化吗?

对于后一问题的回答,似乎明显是一种肯定的方式。但是,更为细致的思考立刻使我们相信,如果感觉依存于刺激的一般定律是正确的话,所期待的就是相反的答案。你们记得,根据这一定律,一个刺激无论大小,为了引发一个确定的感觉差别,就必须以同样的比率增长。因此,假如在某些例外的情况下,某一感觉的感受性以img的比率减少,那么,为了引起一个可觉察的感觉,就必须使用两倍于原有强度的刺激。如果我们希望利用一个可以觉察的量度再次增强这个感觉,那么,根据这一定律,较大的刺激自然要求一个相对较大的刺激强度的增加。但是,我们没有任何理由假定,这种增加比那一原来要求的比率更大。

这一假设完全得到观察的证实。如果感受性变化,每一刺激或被感觉到比先前增强了,或者被感觉到比先前减少了。但是如果把这两个刺激进行比较,它们的差别在感觉方面同改变之前是同样的。如果感觉1增加两倍,感觉2同样增加两倍。如果刺激1必须增强img才能改变感觉,那么,考虑到感受性的降低,当刺激2为了引发一个同样的感觉而不得不被另一刺激替代时,这一代替的刺激必须增强img,这时感觉才能改变。概括地说,对刺激的感受性并不会以任何方式影响感觉对刺激的依存定律。