Psychofyzické zákonitosti

Psychofyzika

Termín psychofyzika zavedl německý lékař Ernst Heinrich Weber a za vznik tohoto oboru lze považovat vydání knihy Elementy psychofyziky Weberovým žákem Gustavem Theodorem Fechnerem v roce 1860. Tento vědní obor se tedy uplatňoval zejména v Německu ve druhé polovině 19. století a lze jej považovat za přímého předchůdce psychologie jako samostatné vědy. Hlavními představiteli psychofyziky byli již výše zmíněni lékaři Ernst Heidrich Weber, jeho žák Gustav Theodor Fechner či v USA působící následovník Stanley Smith Stevens. Studiem smyslových orgánů se v dané době zabýval též Hermann von Helmholtz.

Dle Fechnera je psychofyzika obor experimentální psychologie, který se věnuje senzorickým procesům, resp. počitkům, jež charakterizuje obsahem, intenzitou a dobou trvání. Představitelé psychofyziky vychází z toho, že podnět i reakce na tento podnět jsou měřitelné a tedy kvantifikovatelné. Základním schématem v psychofyzice je: podnět – počitek – reakce. Lze tedy říct, že psychofyzika zkoumá vztahy mezi intenzitou podnětu a intenzitou smyslového dojmu tj. počitku resp. následné reakce na tento počitek. Psychofyzika využívá principy a metody fyziky a aplikuje je v oblasti studia vědomí, z čehož vyplývá, že se pokouší vystihnout psychické děje pomocí fyzikálních zákonů.(prezentace Mgr. Jiřího Lukavského, Ph.D. a PhDr. Luďka Stehlíka, Ph.D.)

Psychofyzické zákonitosti

Psychofyzika přináší 3 významné psychofyzické zákony, jenž na sebe vzájemně navazují a doplňují se.

1) Weberův zákon

Weber se věnoval zejména experimentálnímu studiu rozdílových prahů. V rámci svých experimentů hledal nejmenší rozlišitelné rozdíly mezi dvěma prezentovanými podněty (viz podkapitola Počitkové prahy). Na základě těchto provedených experimentů Weber zjistil že: „při srovnání objektů a rozdílů mezi nimi nevnímáme rozdíly mezi objekty, ale poměr mezi rozdílem a velikostí srovnávaných objektů“. To znamená, že rozdílový práh se mění v závislosti na velikosti standardního podnětu. Dále Weber zjistil, že vztah mezi těmito dvěma proměnnými je poměrně stabilní. K těmto zjištěním došel Weber na základě celé řady experimentů. Při zkoumání rozdílového prahu pro vnímání hmotnosti zjistil, že probandi u lehkých závaží dokážou zaregistrovat i velmi malé rozdíly, zatímco u závaží těžších se schopnost této registrace rozdílů snižuje. Následně pozoroval podobný fenomén i v rámci experimentů s dalšími smyslovými modalitami. Pozoroval vliv intenzity podnětu na rozdílový práh u teplot dvou předmětů, jasnosti dvou světel či u výšky dvou tónů. Zjistil, že míra rozlišovací schopnosti v závislosti na intenzitě původního podnětu se pro jednotlivé smyslové modality liší, avšak u všech smyslových modalit bylo možné pozorovat vztah přímé úměry mezi velikostí rozdílového prahu a mírou intenzity standardního podnětu. Weberův zákon lze uvést na příkladu deseti zapálených svíček, u kterých by byl proband schopen zaznamenat teprve změnu spočívající v zapálení další jedné svíčky, v tomto případě by při sto zapálených svíčkách muselo být pro zaznamenatelnou změnu zapáleno dalších 10 svíček.

Postupně tedy Weber došel k závěru platícímu napříč všemi senzorickými systémy, že čím vyšší je intenzita výchozího podnětu, tím větší změna v této intenzitě musí nastat, aby proband dokázal tuto změnu zaregistrovat. Tento vztah vyjádřil symbolicky takto:

k =ΔI / I

Kde k představuje Weberovu konstantu, ΔI přírůstek intenzity standardního podnětu, který odpovídá nejmenšímu rozlišitelnému rozdílu a I intenzitu standardního podnětu. Weberuv zákon tedy říká, že čím menší je hodnota konstanty, tím je potřeba menšího přírůstku intenzity podnětu, aby smyslový orgán zaregistroval změnu intenzity podnětu". Z čehož lze vyvodit závěr, že při vyšších intenzitách podnětů se rozlišovací schopnosti smyslových orgánů snižují. Později bylo zjištěno, že Weberův zákon neplatí zcela přesně, a to zejména v případě krajních hodnot podnětů. Přesto může být považován za užitečnou aproximaci ke skutečným poměrům.

V následující tabulce jsou uvedeny přibližné hodnoty, které Weber stanovil pro různé druhy podnětů.

Tabulka Weberovy konstanty pro různé druhy podnětů

Podnět	Weberova konstanta
frekvence zvuku	0,003
intenzita zvuku	0,15
intenzita světla	0,01
koncentrace pachového podnětu	0,07
koncentrace chuťového podnětu	0,20
intenzita tlakového podnětu	0,14

Interpretace tabulky: v oblasti zvukových frekvencí má tedy nejlepší rozlišovací schopnost sluch, zatímco diferenciace chuťových podnětů různé koncentrace je relativně slabá.

2) Weber-Fechnerův zákon

G. T. Fechner na základě svého studia rozdílových prahů dále rozpracoval a zobecnil Weberův zákon do podoby Weber-Fechnerova zákona, který stanovuje, že intenzita počitku je přímo úměrná logaritmu intenzity podnětu. To znamená, že pokud dochází k růstu intenzity podnětu řadou geometrickou (tj. každé zvýšení představuje násobek předešlé hodnoty, např. 2,4,8,16…), roste intenzita příslušného počitku pouze řadou aritmetickou (tj. každé zvýšení je tedy dáno prostým přidáváním hodnoty, např. 2,4,6,8…). Jako příklad lze uvést zvukový počitek, kdy je desetinásobné zvýšení intenzity podnětu (amplitudy zvuku) subjektivně vnímáno pouze jako dvojnásobné zesílení. Z toho vyplývá, že subjektivní zvýšení hlasitosti se zdá nižší než lze objektivně změřit. Weber-Fechnerův zákon vyjádřen symbolicky zní:

P = k log I

Kde P je intenzita počitku, I je intenzita podnětu a k je Weberova konstanta. Weber-Fechnerův zákon tedy říká, že přírůstek intenzity podnětu se subjektivně zdá být o něco nižší, než odpovídá jeho přírůstku vyjádřenému ve fyzikálních či chemických jednotkách. Stejně jako Weberův zákon i Weber-Fechnerův zákon má své limity a neplatí pro všechny druhy podnětů (např. pro elektrické šokové podněty).

3) Stevensův zákon síly (Mocninový zákon)

Weber-Fechnerův zákon byl v polovině 20. stol. dále revidován americkým psychologem Stanley S. Stevensem do podoby Stevensova zákonu síly (nazýván také jako Mocninový zákon). Stevens chápe vztah mezi intenzitou podnětu a intenzitou smyslového dojmu spíše jako funkci exponencionální než logaritmickou. Vztah závislosti mezi podněty a vjemy upravil tedy Stevenson ve svém zákoně do podoby mocninné funkce. Stevens se domnívá, že lidské myšlení je uzpůsobeno tak, aby vnímanou intenzitu hodnotilo relativně, nikoliv absolutně. Stevensův zákon vyjádřen symbolicky:

P = k*I^r

kde P představuje intenzitu počitku, k je arbitrární konstanta určující jednotky škálování, I je intenzita působícího podnětu a r představuje experimentálně určený mocninový exponent, který udává vzájemný vztah mezi fyzikální a mentální veličinou. Tento exponent nabývá hodnot v rozmezí 0 až 1 v závislosti na zvoleném smyslovém orgánu a stanovuje, do jaké míry hodnotíme vnímané podněty přesně resp. nepřesně. Hodnota 1 značí absolutně přesný odhad vnímaného podnětu. (prezentace Mgr. Jiřího Lukavského, Ph.D. a PhDr. Luďka Stehlíka, Ph.D.)

Stevens také navrhnul nový způsob měření senzorické zkušenosti a to metodou přímého odhadu (viz podotázka Čivost, počitkové prahy). V rámci této metody proband sděluje svůj přímý subjektivní odhad intenzity daného podnětu. Na základě použití této metody Stevens popsal 3 typy psychofyzických funkcí platící pro různé typy podnětů:

1. kompresivní funkce je v souladu s Weber-Fechnerovým zákonem; tato funkce platí např. pro odhad jasnosti světla (s rostoucí intenzitou světla se jeho jasnost subjektivně zvyšuje po stále menších a menších kvantech);
2. lineární funkce platí např. pro odhad délky úsečky, kde odhad délky relativně přesně korespondují s fyzikálními vlastnostmi této úsečky (čím delší tato úsečka je, tím více se zvyšuje její odhadovaná délka);
3. funkce expanzivní platí např. pro odhad intenzity elektrického šoku, kde i malý přírůstek intenzity šoku je pociťován jako několikanásobné zvětšení; v rámci této funkce se tedy projevuje opačná tendence než u většiny ostatních senzorických podnětů.

Stevens se domníval, že rozdílná citlivost vůči podnětům různého druhu má pravděpodobně sebezáchovný význam a je tedy evolučně výhodnou. Snížená citlivost vůči intenzivním světelným podnětům chrání náš zrak před poškozením, např. při přechodu z místnosti na ostré denní světlo. Zvýšená citlivost vůči bolestivým elektrickým šokům člověka upozorňuje na jejich škodlivé účinky.

Externí zdroj

Ke zpracování článku byly uplatněny také poznámky z přednášek a prezentací Mgr. Jiřího Lukavského, Ph.D. a PhDr. Luďka Stehlíka, Ph.D. získané v rámci předmětu Obecné psychologie na Katedře psychologie FF UK v Praze.

Odkazy

Doporučená literatura

S. K. Mangal. (2013). General Psychology. New Delhi: Sterling Publishers Private Limited.

Klíčová slova

obecná psychologie, psychika, psychické procesy, psychické obsahy, psychické stavy