Истоки экспериментальной психологии

В начале XIX столетия немецкие университеты охватила волна образовательной реформы, направленной на получение академической свободы как для профессоров, так и для студентов. Профессорам разрешили самостоятельно выбирать темы для преподавания и исследований и работать без опеки со стороны. Студенты были вольны посещать любые курсы лекций по своему выбору без ограничений жесткого учебного плана. Эта свобода распространялась и на новые науки, каковой была психология.

Такая университетская атмосфера обеспечила идеальные условия для процветания научных изысканий. Профессора могли не только читать лекции, но и направлять экспериментальные исследования студентов в хорошо оборудованных лабораториях. Ни в какой другой стране не было столь благоприятного отношения к науке.

Реформа в немецких университетах способствовала их развитию, а это означало увеличение рабочих мест для тех, кого интересовала научная карьера. В Германии были достаточно велики шансы стать уважаемым преподавателем с хорошим жалованьем, хотя достичь высшего положения было трудно. От многообещающего университетского ученого требовалось представить научную работу, более значительную, чем стандартная докторская диссертация. Это означало, что человек, избравший университетскую карьеру, поистине должен был иметь выдающиеся способности к науке. Приступив к работе на научной кафедре, молодые ученые постоянно ощущали давление в отношении того, что касалось проведения исследований и научных публикаций.

Хотя соперничество было острым, а требования высокими, награда намного превосходила затраченные усилия. В немецкой науке XIX века преуспевали только лучшие из лучших, а результатом был ряд крупных достижений во всех науках, включая новую психологию. Не случайно профессора немецких университетов, которым научная психология обязана своим появлением, стали «властителями научных умов» в Европе.

Впервые экспериментальные методы изучения мышления, которое является одним из предметов исследования в психологии (когнитивное направление), применили четверо учёных: Герман фон Гельмгольц, Эрнст Вебер, Густав Теодор Фехнер и Вильгельм Вундт. Все они были немцами, все получили образование в области физиологии и все были в курсе последних достижений науки.

Гельмгольц, физик и физиолог, плодовитый исследователь, был одним из величайших ученых XIX столетия. Хотя психология занимала лишь третью строчку в списке его научных интересов, все же именно работы Гельмгольца, а также исследования Фехнера и Вундта, положили начало новой психологии.

Гельмгольц чрезвычайно успешно работал в самых различных областях. В ходе исследований по физиологической оптике он изобрел офтальмоскоп — устройство для исследования сетчатки глаза. Его фундаментальный трехтомный труд по физиологической оптике «Физиологическая оптика» (Handbuch der physiologischen Opti. 1856–1866) был столь значительным, что его переводили на английский язык и 60 лет спустя после выхода. В 1863 году было опубликовано исследование Гельмгольца по проблемам акустики «О восприятии тона», в котором просуммированы результаты его собственных изысканий и представлен обзор доступной в то время литературы. Он писал статьи по таким разнообразным темам, как остаточное изображение, неспособность различать цвета, перемещение хрусталика глаза, размер в арабско-персидской музыке, образование ледников, геометрические аксиомы, лечение сенной лихорадки. Позднее Гельмгольц косвенно способствовал изобретению беспроволочного телеграфа и радио.

Для психологии представляют интерес изыскания Гельмгольца по вопросам определения скорости нервных импульсов, а также исследования в области зрения и слуха. В те времена считалось, что скорость нервного импульса мгновенна или, по крайней мере, так велика, что не поддается измерению. Гельмгольц был первым, кто эмпирически измерил скорость прохождения нервного импульса, фиксируя моменты возбуждения двигательного нерва ножной мышцы лягушки и последующей мышечной реакции. Экспериментируя с нервами разной длины, он определял разницу во времени между моментом стимуляции нерва рядом с мышцей и моментом мышечной реакции, а затем проделывал то же самое, но уже стимулируя нерв в другом месте, дальше от мышцы. Эти опыты позволили определить скорость прохождения нервного импульса, которая в среднем оказалась равной 90 футам в секунду.

Гельмгольц проводил подобные эксперименты и на людях, но полученные результаты — даже относящиеся к одному человеку — настолько различались, что, в конце концов, он отказался от подобных исследований.

Опытным путем Гельмгольц установил, что прохождение нервных импульсов происходит с определенной скоростью. Это подтвердило, что процессы мозговой и мышечной деятельности протекают не одновременно, как считалось ранее, а следуют друг за другом через некоторое время. Гельмгольца, однако, интересовали не психологические аспекты, а лишь сама возможность измерения данного параметра. Заслуги Гельмгольца для новой психологии были признаны позднее: результаты его экспериментов положили начало перспективному направлению в области изучения протекания нейропроцессов. Работа Гельмгольца заложила основу для будущих экспериментов по определению количественных характеристик психофизиологических процессов.

Его работы по изучению механизма зрения также оказали заметное влияние на психологию. Он исследовал внешние мускулы глаза и механизмы, с помощью которых внутренние мускулы глаза перемещают хрусталик при фокусировании зрения. Он пересмотрел и расширил теорию цветовидения. Научный труд, посвященный этой теории, был опубликован в 1802 году Томасом Юнгом; в наши дни теория цветовидения носит имя Юнга — Гельмгольца.

Не менее важными были исследования Гельмгольца, посвященные механизму слуха, а именно восприятию тонов, природе согласованности звучания, а также вопросам резонанса. Труды Гельмгольца, касающиеся механизма зрения и слуха, включены в современные учебники по психологии, что свидетельствует о выдающемся значении его исследований.

Гельмгольц не был физиологом, психология также не являлась его главным интересом, но большую часть своей работы он посвятил изучению человеческих ощущений и тем самым способствовал укреплению экспериментального подхода при изучении психологических проблем.

Эрнст Вебер, родился в немецком городе Виттенберг, в семье профессора теологии. В 1815 году он получил докторскую степень в Лейпцигском университете, в котором с 1817 по 1871 год изучал анатомию и физиологию. Главным предметом его научных интересов стала физиология чувств. Именно в этой области научных исследований он сделал самые выдающиеся открытия.

До Вебера изучение органов чувств ограничивалось исключительно зрением и слухом. Вебер раздвинул границы науки, он начал изучать чувствительность мышечных и кожных покровов. Особенно важным явился его перенос в психологию экспериментальных методов физиологии.

Один из вкладов Вебера в новую психологию заключался в экспериментальном определении точности тактильных ощущений, а именно расстояния между двумя точками кожного покрова, при котором человек ощущает два отдельных касания. Испытуемых, которые не могут видеть специальный прибор, просят сообщить, сколько касаний они ощутили. Когда две точки раздражения находятся близко друг от друга, испытуемые отмечают только одно касание. По мере увеличения расстояния между двумя источниками раздражения, участники эксперимента начинают испытывать неуверенность относительно того, почувствовали ли они одно или два касания. На определенном, достаточно большом расстоянии между двумя точками, испытуемые уверенно сообщают о двух разных касаниях.

Этот эксперимент продемонстрировал наличие так называемого двухточечного порога — некоего момента, в котором можно распознать два независимых источника. Опыты Вебера стали первым экспериментальным подтверждением теории порога, согласно которой существует момент начала возникновения физиологической и психологической реакции.

Ещё один существенный научный вклад Вебера заключается в разработке математических методов измерения в психологии. Вебер поставил перед собой цель установить величину едва заметного различия — наименьшую разницу в весе двух грузов, которую способен распознать человек. Он попросил участников эксперимента поднять два груза и определить, какой из них тяжелее. Вес одного был одинаковым на всех этапах эксперимента, вес другого все время менялся. Если различие было незначительным, вес признавался одинаковым, но на определенном этапе увеличения разницы она распознавалась.

В процессе экспериментов Вебер установил, что едва заметное различие является константой и составляет 1/40 от стандартного, первоначально предложенного, веса. Другими словами, испытуемые различали груз весом в 41 грамм от груза в 40. Если же груз был 80 грамм, то для того, чтобы испытуемый мог отличить его, требовался груз уже в 82 грамма.

Затем Вебер исследовал способность различать вес по мышечным ощущениям. Он обнаружил, что испытуемые точнее различают разницу в весе грузов, когда поднимают их сами (получая мышечные ощущения через кисти рук, плечо и предплечье), нежели когда груз вкладывают им в руки. Поднятие весов предполагает и тактильное (прикосновение) и мышечное ощущение, в то время как при вкладывании веса в руки другим лицом человек испытывает только осязательные ощущения. Поскольку наименьшую разницу в весе можно отличить при поднятии грузов (соотношение 1: 40), а не при вкладывании грузов в руки (соотношение 1: 50). Вебер заключил, что в первом случае на способность субъекта различать вес влияют внутренние мышечные ощущения.

На основе этих экспериментов Вебер пришел к выводу, что, по всей вероятности, способность различать зависит не от абсолютной разницы в весе двух грузов, а от относительной. Он проводил опыты и по визуальному определению различий и обнаружил, что здесь соотношение величин меньше, чем в случае мышечных ощущений. Вебер предположил, что для определения едва заметного различия между двумя раздражителями можно ввести некий постоянный коэффициент — свой для каждого из чувств. Исследования Вебера доказали отсутствие прямого соответствия между физическим раздражителем и нашим восприятием этого раздражителя. Однако, как и Гельмгольц, Вебер интересовался только физиологическими процессами и не задумывался о значении своих изысканий для психологии. Его работа проложила путь исследованиям взаимосвязи между телесными ощущениями и мышлением, между раздражителем и последующим восприятием раздражения. Это был настоящий прорыв в науке. Теперь единственное, что было необходимо, — это достойно, соразмерно важности вновь разработанного метода, применить его.

Работа Вебера была экспериментальной в самом строгом смысле слова. Она проводилась в специально созданных условиях, предлагаемые участникам эксперимента раздражители многократно варьировались, при этом фиксировался каждый полученный результат. Опыты Вебера вдохновили многих исследователей на использование экспериментального метода в качестве средства изучения психологических явлений. Исследования Вебера в области измерения порога ощущений имели первостепенное значение; его доказательство измеримости ощущений оказало влияние практически на все аспекты современной психологии.

Густав Теодор Фехнер (1801 – 1887). 22 октября 1850 года — важная дата в истории психологии. Утром того дня Фехнера — когда он еще лежал в кровати — осенило, что существует закон, устанавливающий связь между мозгом и телом: этот закон может быть выражен через количественное отношение между психическим ощущением и физическим раздражителем.

Фехнер пришел к выводу, что повышение уровня раздражения не вызывает идентичного роста интенсивности ощущения — с увеличением интенсивности раздражения в геометрической прогрессии интенсивность ощущений возрастает лишь в арифметической. Например, звук колокольчика, добавленный к звучанию еще одного колокольчика, сказывается на ощущениях гораздо в большей мере, чем звук того же колокольчика, добавленный к звучанию десяти колокольчиков. Следовательно, интенсивность раздражения влияет на количество вызванных ощущений не абсолютно, а относительно.

Простое, но гениальное открытие Фехнера показало, что количество ощущений (психическое качество) зависит от количества раздражения (телесное или физическое качество). Чтобы измерить изменения в ощущениях, необходимо измерять изменения при разных уровнях раздражения, Таким образом, появилась возможность соотнести психический и физический миры в количественных показателях. Фехнеру удалось эмпирическим способом преодолеть барьер, разделяющий душу и тело.

Хотя в концептуальном плане все было ясно, но как осуществить измерения в реальности? Исследователю надо было точно определить количество субъективных и объективных ощущений, а также физического раздражения. Измерить физическую интенсивность раздражителя — уровень яркости света или, скажем, вес разных грузов — не представляет сложности, но как можно измерить ощущение — то сознательное переживание, которое испытывает субъект в ответ на раздражение?

Фехнер предложил два способа измерения ощущений. Во-первых, можно определять: наличествует раздражитель или отсутствует, ощущается он или нет. Во-вторых, можно установить тот уровень интенсивности раздражителя, при котором испытуемые заявляют о появлении первых ощущений; это абсолютный порог чувствительности — та точка в интенсивности раздражения, ниже которой не фиксируется никаких ощущений, а выше которой субъект испытывает некое ощущение.

Абсолютный порог — понятие, несомненно, важное, но недостаточное, поскольку устанавливается только один аспект ощущения — его нижний уровень. Чтобы определить связь между силами раздражения и ощущения, надо уметь точно квалифицировать весь диапазон значений раздражения и соответствующих им ощущений. С этой целью Фехнер выдвинул идею дифференциального порога чувствительности, то есть наименьшей разницы между двумя раздражениями, вызывающей изменения в ощущениях. К примеру, на сколько следует увеличить или уменьшить вес груза, чтобы испытуемые почувствовали это изменение, чтобы заявили о точно определяемом различии в ощущениях?

Чтобы установить, насколько тяжелым ощущается некий вес (насколько тяжелым он кажется субъекту), нам не удастся воспользоваться физическими способами измерения веса. Но физические методы измерения можно принять за основу для определения психологической интенсивности ощущения. Сначала определяется, на сколько следует уменьшить вес груза, чтобы испытуемый мог просто почувствовать разницу. Затем мы меняем вес груза до этого нижнего значения и снова ищем дифференциальный порог[41]. Так как в обоих случаях изменение веса едва различимо, Фехнер допустил, что субъективно эти изменения равны.

Этот процесс можно повторять до тех пор, пока объект будет восприниматься испытуемым. Если каждое уменьшение веса субъективно равно каждому другому уменьшению, то количество раз уменьшения веса — число восприятий едва заметной разницы — может рассматриваться как объективный критерий субъективной величины ощущений. Таким образом можно в цифрах оценить раздражение, необходимое для прочувствования разницы в ощущениях.

Фехнер предположил, что для каждого из чувств есть некое относительное значение увеличения раздражения, которое всегда вызывает наблюдаемое изменение в интенсивности ощущения. Таким образом, ощущение (мысль, или психическое качество), равно как и раздражение (тело, или материальное качество), поддаются количественному измерению, и соотношение между ними можно выразить в виде логарифма: S = К log R, где S есть величина ощущения, К — экспериментально установленная постоянная, R — величина раздражения. Раздражение нарастает в геометрической прогрессии, а ощущения — в арифметической, и отношение раздражителей к ощущениям может быть представлено в виде логарифмической кривой.

Фехнер писал, что это отношение подсказали ему отнюдь не исследования Вебера, хотя последний работал в том же Лейпцигском университете, и они часто там встречались — к тому же, всего несколькими годами раньше Вебер проводил изыскания по той же теме. По словам Фехнера, проводя свои эксперименты, он не знал о работе Вебера. Лишь позже он понял, что закон, который он выразил математически, был как раз тем, доказательством которого занимался и Вебер.

Результатом озарения Фехнера стало появление исследовательской программы, которую ученый позднее назвал психофизика (название говорит само за себя: взаимосвязь между миром психического и материального). Проводя эксперименты по поднятию грузов, с освещением, визуальным и тактильным расстоянием (расстояние между двумя контактными точками на коже). Фехнер разработал единый фундаментальный метод в психофизике, а также систематизировал две важнейшие методики, которые до сих пор в ходу.

Метод средней ошибки (синоним — процедура уравнивания стимулов): на участников эксперимента воздействуют различными раздражителями, пока они не находят похожий по степени воздействия на эталонный. После определенного количества попыток выводится средняя величина различия между стандартным раздражителем и раздражителями, указанными участниками эксперимента, которая и представляет собой ошибку наблюдений. Эта методика используется для измерения времени реакции, а также зрительных и слуховых различий. В более широкой форме она используется и в современных психологических исследованиях. Практически все экспериментальные вычисления производятся сегодня с использованием метода средней ошибки.

При использовании метода постоянного стимула испытуемые многократно сравнивают два раздражителя; при этом подсчитывается число их верных ответов. Например, участники эксперимента вначале поднимают стандартный вес в 100 грамм, а затем другой вес — скажем, 88, 92, 96, 104 или 108 грамм. Они должны сделать вывод, легче или тяжелее вес второго груза по сравнению с первым, или он равен ему.

В методе установления порога (едва заметных различий) участникам эксперимента предлагаются два раздражителя — например, грузы определенного веса. Вес одного груза меняется в большую или меньшую сторону — до тех пор, пока участники эксперимента не сообщат, что они установили различие. Проводится большое количество экспериментов. Для определения дифференциального порога усредняются только зафиксированные различия.

Фехнер проводил психофизические исследования на протяжении семи лет, часть результатов он опубликовал в двух брошюрах в 1858 и 1859 годах. В 1860 году полное собрание его сочинений было издано в книге «Элементы психофизики» (Elements der Psychophysik), изложение точной науки о «взаимосвязи между… материальным и психическим, физическим и психологическим мирами» (Fechner. 1860/1966. P. 7). Эта книга — выдающийся вклад в развитие психологии как науки. Открытие Фехнером количественной взаимосвязи между интенсивностью раздражителя и ощущением по важности можно сравнить с открытием закона гравитации.

В начале XIX столетия немецкий философ Иммануил Кант утверждал, что психология никогда не станет истинной наукой в силу невозможности проведения экспериментов по получению количественных оценок психических процессов. Благодаря исследованиям Фехнера утверждение Канта уже никто не рассматривает всерьез.

Опираясь именно на психофизические исследования Фехнера, Вильгельм Вундт разработал свой план экспериментальной психологии. Методы Фехнера позволили решить огромное число психологических проблем, о чем их автор мог только мечтать. Эти методы с небольшими изменениями применяются до сего дня. Фехнер дал психологии то, без чего не может быть науки: точные и удобные методы измерения.

К середине XIX века научные методы стали привычным инструментом в исследовании психических явлений. Были разработаны специальные методики, созданы приборы, написаны имеющие принципиальное значение книги — к проблемам научного подхода в психологии был прикован широкий общественный интерес. Английская эмпирическая философия и работы по астрономии подчеркивали роль чувств, а немецкие ученые описывали их функциональные аспекты. Позитивистский «дух времени», Zeitgeist, способствовал сближению этих двух психологических школ. Но все же не было фигуры, способной слить их воедино, — иными словами, основать новую науку. Таким человеком стал Вильгельм Вундт.

Вундт — основоположник психологии как формальной академической дисциплины. Он организовал первую лабораторию, учредил первый журнал, положил начало экспериментальной психологии как науке. Сферы его научных интересов — включающие ощущения и восприятие, внимание, чувства, реакцию и ассоциации — стали основными главами во всех учебниках по психологии. То, что взгляды Вундта относительно психологии не во всем оказались верными, ни в коей мере не умаляет его достижений как основателя этой науки.

Психология Вундта основывалась на экспериментальных методах естественных наук — в основном, на методах физиологии. Вундт приспособил эти научные методы к новой психологии и проводил исследования точно так же, как это делал любой естествоиспытатель. Таким образом, «дух времени», Zeitgeist, в физиологии и психологии способствовал формированию как предмета новой психологии, так и методов психологических научных исследований.

Психология Вундта — наука об опыте сознания, следовательно, метод психологии должен включать наблюдение за собственным сознанием. И человек способен проводить такие наблюдения, он может воспользоваться методом интроспекции — проверки состояния собственного мышления. У Вундта этот метод получил название внутренняя перцепция. Понятие интроспекция — вовсе не открытие Вундта; его появление связывают с именем Сократа. Вклад Вундта заключается в проведении экспериментов и использовании в них строгих научных методов. Правда, некоторые ученые — критики Вундта — считали, что длительные эксперименты самонаблюдения вызывают у его участников серьезные душевные заболевания (Titchener. 1921).

Метод интроспекции – один из основных методов, использовавшихся в исследованиях Вундта, был позаимствован психологами из физики, в которой он применялся для исследований света и звука, а также из физиологии, где он использовался для изучения органов чувств.

В заключение следует сказать, что организовать первую психологическую лабораторию мог только человек, хорошо понимающий современную физиологию и философию и способный плодотворно объединить эти дисциплины. На пути к цели — созданию новой науки — Вундту пришлось отказаться от бытовавших в то время ненаучных теорий и разорвать существовавшую связь между новой психологией и старой спекулятивной. Вундт ограничил предмет психологии только вопросами изучения сознания, заявив, что его наука признает факты и только факты. Ученому удалось избежать дискуссий по поводу бессмертной души и ее связи с бренным телом. С помощью простых, но убедительных доводов он доказал, что психология не нуждается в таких гипотезах. Несомненно, это был шаг вперед.

Благодаря Вундту, в науке возникла новая отрасль, развитию которой он способствовал всеми силами. Он проводил исследования в специально созданной лаборатории и публиковал результаты в собственном журнале. Он пытался разработать строгую теорию природы человеческого мышления. Некоторые из последователей Вундта основали лаборатории и продолжили его исследования, добившись замечательных результатов. Словом, именно Вундта можно назвать основоположником современной психологии.

Одну из ключевых ролей сыграл тот факт, что время готово было принять идеи Вундта, ставшие естественным продолжением развития физиологических наук. Работа Вундта была кульминацией воплощения этих идей, а не их началом, что, однако отнюдь не умаляет ее значимости. Для того чтобы выполнить то, что сделал для психологии Вундт, требовался недюжинный талант, самоотверженность и мужество. Важнейшие научные достижения, ставшие результатом деятельности Вундта, обеспечили ему всеобщее признание и уникальное место в современной психологии.