Психофизика

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УРАЛЬСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ ПЕРВОГО ПРЕЗИДЕНТА РОССИИ Б. Н. ЕЛЬЦИНА

О. В. Ломтатидзе, М. В. Улитко,
В. И. Лупандин

ПСИХОФИЗИКА

Учебно-методическое пособие

Рекомендовано
методическим советом Уральского федерального университета 
в качестве учебно-методического пособия для студентов вуза, 
обучающихся по направлению подготовки 06.03.01 «Биология», 
по специальностям 30.05.01 «Медицинская биохимия», 
30.05.02 «Медицинская биофизика»

2-е издание, стереотипное

Москва
Издательство «ФЛИНТА»
Издательство Уральского университета
2022

УДК 159.938(07)  
ББК  88.23я7

Л75

Пособие представляет собой изложение основ психофизики – одного
из разделов сенсорной физиологии, посвященного проблеме взаимосвязи
между объектами, явлениями и событиями окружающего нас физического
мира и психическими процессами, отражающими этот мир (субъективным
миром ощущений, восприятия, представлений, образов памяти и т. д.).
Психофизика находится на стыке естественных и гуманитарных наук.
Для студентов естественно-научных и гуманитарных направлений
подготовки.

Л75

ISBN 978-5-9765-5007-0 (ФЛИНТА) 
ISBN 978-5-7996-2732-4  (Изд-во Урал. ун-та)

Р е ц е н з е н т ы:
кафедра клинической психологии и педагогики
Уральского государственного медицинского университета 
Министерства здравоохранения Российской Федерации
(заведующий кафедрой доктор психологических наук,
профессор Е. С. Набойченко) ;
Е. С. Легостаева, кандидат психологических наук,
доцент кафедры общей психологии и конфликтологии 
Уральского государственного педагогического университета

Под общей редакцией О. В. Ломтатидзе

Ломтатидзе О. В.
 
 
Психофизика 
: 
учебно-методическое 
пособие 
/ 
О. В. Ломтатидзе, М. В. Улитко, В. И. Лупандин ; [под общ. 
ред. О. В. Ломтатидзе]. – 2-е изд., стер. – Москва : 
ФЛИНТА : Изд-во Урал. ун-та, 2022. – 99 с. – ISBN 
978-5-9765-5007-0 (ФЛИНТА) ; ISBN 978-5-7996-2732-4 
(Изд-во Урал. ун-та). – Текст : электронный.

УДК 159.938(07)  
ББК  88.23я7

© Уральский федеральный 
университет, 2019

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение ................................................................................................................... 4

В чем сущность психофизической проблемы? ................................................ 6

Как решалась психофизическая проблема? ................................................... 10

У истоков психофизики ........................................................................................ 21

«Классическая» психофизика Фехнера:
пороговая проблема и основной психофизический закон ......................... 28

«Новая психофизика» С. С. Стивенса.
Психофизическое шкалирование ...................................................................... 45

Психофизические модели ................................................................................... 59

Прикладные аспекты психофизики ................................................................... 66

Заключение ............................................................................................................ 77

Список библиографических ссылок ................................................................. 80

Список рекомендуемой литературы ................................................................ 81

Приложение ........................................................................................................... 83

ВВЕДЕНИЕ

Что такое психофизика? Довольно часто приходится сталки
ваться с откровенным недоумением: «психо-» и вдруг «физика»!

Известно, что в последние десятилетия сформировалось не
мало новых научных дисциплин и направлений на стыке так называемых «классических» наук. Это биохимия и биофизика, нейрохимия и нейрокибернетика, психолингвистика и психосемантика
и многое-многое другое. Сами названия уже говорят о том, на стыке
каких именно направлений эти науки возникли. Означает ли это,
что психофизика – наука, которая возникла на стыке психологии
и физики? Нет, это не совсем так! Так называемая психофизическая проблема зародилась в недрах философии еще в античные
времена, когда ни физики, ни психологии в их теперешнем понимании не существовало. И только в середине XIX столетия эта
проблема стала решаться с привлечением достижений физики,
математики, экспериментальной психологии и других смежных
(а порой и не совсем смежных) научных дисциплин.

Принято считать, что психофизика как самостоятельная наука

ведет свое начало с выхода в свет в 1860 г. книги известного немецкого философа, психолога и математика Густава Теодора Фехнера
(1801–1887) «Elemente der Psychophysik» («Элементы психофизики»). В своей книге Фехнер достаточно четко сформулировал цель
и задачи новой науки – изучение количественных связей и отношений «между телом и душой», между материальным и идеальным,
физическим и психическим. По его собственному признанию, Фехнер пытался найти тот язык, на котором «Душа говорит с Богом»
(при этом имелся в виду язык математических формул и уравнений).
Огромной заслугой Фехнера было то, что он сформулировал универсальный закон, который связал воедино физическое (свойства окружающего нас материального мира) и психическое (свойства и закономерности субъективного отражения этого мира) [1, с. 23–24].

Как известно, ни одна теория (тем более, ни одна наука) не на
чинается с нуля – как правило, они основываются на уже существующих теориях и постулатах. Не является исключением и психофизика. Как мы увидим далее, Фехнер не был пионером в этой
области. Попытки найти универсальный закон связи между физическим и психическим предпринимались и раньше. Однако чтобы
логично и последовательно подойти к этому вопросу, обратимся
к самому началу – к истокам психофизической проблемы.

В  ЧЕМ  СУЩНОСТЬ

ПСИХОФИЗИЧЕСКОЙ  ПРОБЛЕМЫ?

В философской и психологической литературе, в том числе

и в нашей отечественной, существует большая путаница по этому
вопросу. Иногда психофизическую проблему называют психофизиологической, иногда – наоборот. Одни авторы отождествляют
эти проблемы, другие рассматривают их как разные. Одной из причин такого противоречия является позиция самого Фехнера, который в свое время подразделил психофизику на «внешнюю» (outer
psychophysics) и «внутреннюю» (inner psychophysics). Внешняя
психофизика, по мнению Фехнера, призвана заниматься проблемой взаимосвязи между внешним (физическим) миром и его психическим (субъективным) отражением. Внутренняя же психофизика
представляет собой то, что мы сегодня называем психофизиологией: это наука о связи между психическими процессами и физиологическими (физико-химическими, электрическими и пр.) изменениями, происходящими в организме и сопровождающими (или
вызывающими) эти процессы. Отсюда и вытекают две разные проблемы – психофизическая и психофизиологическая.

Оставим в стороне психофизиологическую проблему, посколь
ку она требует специального обсуждения. Подробно же остановимся на проблеме психофизической.

Любой психически здоровый человек (независимо от его ми
ровоззрения, от того, верит ли он в Бога, в бессмертную душу, вселенский разум и пр.) так или иначе выделяет себя (собственное Я)
из окружающего мира. Заметьте, кстати, насколько велик наш эгоцентризм! Мы говорим «Я и окружающий (Меня) мир», «Я и внешняя (по отношению ко Мне) среда» и т. д. Другими словами, мы
убеждены в том, что окружающий нас внешний мир существует
по своим собственным (физическим) законам, в то время как мое
собственное Я (т. е. мои чувства, мысли, представления, вообра

жение, фантазии и пр.) существует как бы само по себе и подчиняется каким-то особым (психическим) законам. Понятие психофизический (в частности, психофизическая проблема) как раз и подразумевает взаимосвязь, характер взаимоотношений между объективно существующим (физическим) и субъективным (психическим)
миром.

В несколько суженном (но вряд ли можно сказать упрощен
ном) виде психофизическая проблема – это проблема адекватности субъективного отражения реального мира. Не обманывают ли
нас наши органы чувств? Дают ли они «правильное», адекватное
представление о мире? Другими словами, соответствует ли наш
субъективный образ окружающего мира самому этому миру?

С точки зрения нашего повседневного жизненного опыта мы

ощущаем и воспринимаем то, что в окружающем нас мире реально существует (свет, цвет, звуки, запахи, тепло, холод и пр.) и воспринимаем их именно так, как все это существует в действительности. Да и трудно себе представить, что природа наделила нас
органами чувств исключительно для того, чтобы они нас обманывали, давали искаженное представление о мире. Любой биолог скажет (и будет абсолютно прав), что живой организм ведет себя адекватно и целесообразно именно потому, что получает адекватную,
неискаженную информацию обо всех событиях, явлениях и изменениях в окружающем мире.

Для того чтобы продолжить наши рассуждения, необходимо

определить само понятие адекватности. В буквальном переводе
с латыни слово adaequatus означает: «приравненный, равный, тождественный, соответствующий» (чувствуете, сколько нюансов?).

Давайте разберемся, что мы понимаем под адекватностью

даже в тех случаях, когда дело касается элементарных ощущений.
Допустим, в данный момент времени у нас возникло ощущение
красного цвета (если мы, естественно, не страдаем дальтонизмом).
Означает ли это, что красный цвет реально существует в природе? Что вообще представляет собой красный цвет? Любой физик
скажет нам (и опять-таки будет совершенно прав), что мы ощущаем красный цвет лишь в том случае, если воспринимаемый предмет

излучает или отражает в пространство электромагнитные колебания с определенной длиной волны – от 720 до 760 нанометров (напомним при этом, что 1 нанометр (нм) соответствует одной миллионной доле миллиметра). Это электромагнитное излучение активизирует зрительный пигмент в колбочках сетчатки глаза (а именно
колбочки являются приемниками цвета), в результате чего они возбуждаются (генерируют электрический сигнал). Электрическое
возбуждение по сложным многонейронным путям передается
в затылочную зону коры головного мозга и затем на специализированные клетки (нейроны – детекторы цвета). И только в результате этих сложнейших нейрофизиологических процессов у нас возникает субъективное ощущение вполне конкретного красного цвета.

Другой пример. Пересолив пищу, мы явно ощущаем соленый

вкус. Существует ли соленый вкус в природе как таковой? Любой
химик (а также физиолог) скажет, что реально существуют (в жидкой среде) ионы натрия и хлора, которые, действуя на вкусовые
луковицы языка, возбуждают в них соответствующие нервные
процессы и тем самым создают субъективное ощущение соленого вкуса.

По аналогии мы можем задать и другие вопросы: например,

существуют ли реально в природе сладкий вкус, запах мяты, розы,
ландыша и пр. И в этих случаях мы вынуждены будем признать,
что все эти вкусы и запахи присутствуют лишь в ощущениях;
в реальности же существуют разнообразные химические соединения, которые в силу своих структурных (или функциональных) особенностей способны возбуждать определенные вкусовые или обонятельные рецепторы. Справедливости ради надо сказать, что ощущения возникают не в самих рецепторах (чувствительных нервных
окончаниях), а в высших отделах головного мозга. Сами же по себе
рецепторы при действии внешнего стимула способны лишь возбуждаться и генерировать электрические нервные импульсы. Однако электрические импульсы и переживаемые нами ощущения наверняка не одно и то же! Не так ли?

Среди философов имеет хождение такой полушутливый воп
рос: «Пахнет ли роза, если она находится в комнате, где никого

нет?» Попробуйте ответить! Любой ваш ответ вызовет очередной
вопрос: если да, то для кого?; если нет, то почему?

Даже такие, казалось бы, элементарные примеры наводят

на мысль, что проблема адекватности субъективного отражения
внешнего мира не так проста, как это может показаться с первого
взгляда. Для того чтобы в ней разобраться, давайте обратимся
к истории и рассмотрим различные подходы к решению психофизической проблемы в философии, психологии и естественных
науках, начиная со времен античности и кончая сегодняшним днем.

КАК  РЕШАЛАСЬ

ПСИХОФИЗИЧЕСКАЯ  ПРОБЛЕМА?

Древнегреческий философ Демокрит (460–370 гг. до н. э.) был,

пожалуй, одним из первых, кто сформулировал психофизическую
проблему в ее более или менее современном виде. Как известно,
Демокрит был одним из родоначальников атомистической концепции, согласно которой все сущее состоит из атомов. По поводу ощущений он был весьма категоричен, считая их некоторой
условностью, которая существует лишь «в общем мнении». «[Лишь]
в общем мнении, – учил Демокрит, – существует сладкое, в мнении – горькое, в мнении – теплое, в мнении – холодное, в мнении –
цвет, в действительности же [существуют только] атомы и пустота» [1, с. 17]. В то же время, будучи последовательным материалистом, Демокрит все же пытался ответить на вопрос, каким образом возникает то, что мы имеем «во мнении». Согласно его воззрениям, все объекты, существующие вокруг нас, непрерывно
излучают в пространство свои отражения – «эйдолы» (что-то наподобие тончайших пленочек, копий излучающих их предметов), которые, в свою очередь, воздействуя на органы чувств, оставляют
на них соответствующие «отпечатки». Естественно, что эйдолы
тоже должны состоять из атомов, поскольку в мире нет ничего,
кроме атомов и пустоты [2, c. 51].

Позицию Демокрита принято называть точкой зрения наивно
го материализма. Но так ли уж она наивна? Давайте разберемся.

Мы способны видеть окружающие нас предметы. Что значит

видеть? С помощью органа зрения мы способны воспринимать
лишь те объекты, которые либо излучают в пространство электромагнитные колебания в определенном диапазоне длин волн, либо
отражают эти колебания от своей поверхности. Если предмет не излучает и не отражает свет, увидеть его невозможно. То же самое
можно сказать и в отношении слуха. Мы можем слышать звук

(т. е. механические колебания частиц воздуха) только в тех случаях, когда они генерируются каким-либо источником (например,
голосовыми связками или мотором автомобиля) или опять-таки
отражаются от твердых поверхностей.

В чем же Демокрит не прав? В том, что «эйдолы» не всегда

состоят из атомов (как, скажем, электромагнитные волны)? Нам
кажется, что античному философу это вполне можно простить,
поскольку в то время понятие об атоме было весьма туманным.

Интересны рассуждения Демокрита, в частности, по поводу

вкусовых ощущений. В самом деле, одни вкусовые вещества мы
воспринимаем как сладкие, другие – как кислые, третьи – как горькие или острые (жгучие). Почему? По мнению Демокрита, если
на язык воздействуют атомы правильной формы (круглые, гладкие), то они вызывают ощущение приятного, сладкого вкуса, если
же это атомы «шероховатые», с острыми углами – ощущение острого, жгучего и т. д. Наивно? Нам кажется, не очень! Благодаря усилиям биофизиков, биохимиков и физиологов только в середине
ХХ столетия было убедительно доказано, что разные вкусовые
(а также и запаховые) качества обусловлены различиями в форме (!) молекул соответствующих веществ (иными словами, обусловлены их конфигурацией), наличием в составе молекул вполне определенных атомарных группировок, характером внутримолекулярных связей, присутствием диссоциированных ионов натрия,
хлора, водорода и т. д. Поистине, новое – это хорошо забытое старое!

«Великий Стагирит» Аристотель (384–322 гг. до н. э.) не очень
то «жаловал» Демокрита с его атомистической концепцией. Но
и Аристотель внес много ценных идей в разработку психофизической проблемы. Так, одной из гениальных мыслей Аристотеля была
мысль о двойственной (субъективно-объективной) природе ощущений, несводимости их к свойствам действующих на организм
раздражителей. «Колебания звучащей струны, – говорил Аристотель, – и звук, издаваемый этой струной, – не одно и то же» [1, с. 18].
Ощущение, по Аристотелю, можно уподобить «оттиску медной
печати на восковой пластинке»: оттиск состоит из воска, но отражает в себе структуру меди.