تشخیص تغییر در شدت محرک

تشخیص تغییر در شدت محرک

جهان، پیوسته در حال تغییر است و بقای ما آشکارا وابستهٔ این است که بتوانیم این تغییرات را تشخیص دهیم. از این‌رو جای شگفتی نیست که روانشناسان کوشش بسیاری را صرف بررسی توانائی آدمی در تشخیص تغییر شدت محرک کرده‌اند.

درست همان‌طور که باید حداقل معینی از شدت محرک وجود داشته باشد تا بتوانیم چیزی حس کنیم، همان‌طور هم تفاوت بین دو شدت محرک باید به‌حد معینی برسد تا بتوانیم به‌صورتی پا یا یکی را از دیگری تمیز دهیم. مثلاً تفاوت شدت دو صوت باید به‌میزان معینی برسد تا یکی بلندتر از دیگری شنیده شود. همچنین، دو صوت باید از نظر بسامد تفاوت معینی با یکدیگر داشته باشند تا از لحاظ زیر و بمی، به‌صورت متفاوت از هم شنیده شوند. حداقل تفاوتی که باید بین شدت دو محرک وجود داشته باشد تا آن دو قابل تمیز از هم باشند آستانهٔ افتراقی (difference threshold) یا کمترین تفاوت محسوس (جِی‌ان‌دی) (Just noticeable difference - jnd) نامیده می‌شود. همانند آستانهٔ مطلق، کمترین تفاوت محسوس نیز برحسب یک ملاک آماری تعیین می‌شود. برمبنای روشی آزمایشی که در بحث از آستانهٔ مطلق بیان شد، می‌توان گفت کمترین تفاوت محسوس عبارت است از مقدار تغییری که به آزمودنی امکان می‌دهد در ۵۰ درصد از کوشش‌هایش دو محرک را از هم تشخیص دهد.

- کمترین تفاوت محسوس (جِی‌ان‌دی) برای نور: در اینجا تکلیف آزمودنی این بود که تفاوت بین نوری کوتاه‌مدت با شدت معین I و همین نور کوتاه‌مدت به‌علاوهٔ تغییر آن به میزان ΔI را تشخیص دهد. جِی‌ان‌دی (به‌واحد لگاریتمی) برای چندین سطح متفاوت شدت (باز هم به واحد لگاریتمی) تعیین شده است. نمودار نشان می‌دهد که مقدار جِی‌ان‌دی با افزایش شدت محرک افزایش می‌یابد، و این افزایش فقط به‌طور تقریبی با قانون وبر همخوانی دارد. در برخی موارد دیگر، برآوردهای قانون وبر دقیق‌تر است (اقتباس از گایزلر - Geisler در ۱۹۷۸).

برای تعیین کمترین تفاوت محسوس، (جِی‌ان‌دی)، می‌توان آزمایشی به‌شرح زیر انجام داد: نوری به‌عنوان محرک معیار تابانده می‌شود، و سپس در بالای آن، نور دیگری (نور متغیر) برای مدت کوتاهی ارائه شود. نور معیار در همهٔ کوشش‌ها ثابت است، اما شدت نور متغیر در کوشش‌های مختلف فرق می‌کند. آزمودنی با گفتن 'بلی' یا 'خیر' باید مشخص کند که نور متغیر شدیدتر از نور معیار به‌نظر می‌آید یا خیر. اگر آزمودنی بتواند در ۵۰ درصد موارد، شدت نور متغیر ۵۱ واتی را از شدت نور ۵۰ واتی تمیز دهد کمترین تفاوت محسوس در این شرایط، برابر با ۱ وات خواهد بود.

آزمایش‌هائی از این‌گونه، تاریخچه‌ای بس طولانی دارند. در سال ۱۸۳۴ ارنست‌وبر (Ernst weber)، فیزیولوژیست آلمانی، چنین آزمایشی را انجام داد و به کشف یکی از ماندگارترین یافته‌ها در روانشناسی نائل آمد. وبر کشف کرد که هرچه شدت محرک بیشتر باشد به‌‌همان نسبت میزان تغییر محرک نیز باید بیشتر باشد تا آزمودنی آن را تشخیص دهد. وبر کمترین تفاوت‌های محسوس را در مورد شدت محرک برای حس‌های مختلف، از جمله بینائی و شنوائی، اندازه‌گیری کرد و به این نتیجه رسید که کمترین تفاوت محسوس همراه با افزایش شدت محرک معیار افزایش می‌یابد، و پیشنهاد کرد که کمترین تفاوت محسوس، کسر ثابتی از شدت محرک معیار است (قانون وبر). مثلاً اگر کمترین تفاوت محسوس در سطح شدت ۵۰ واحد، ۱ واحد باشد، در سطح شدت ۱۰۰ واحد، میزان آن ۲ و در سطح شدت ۲۰۰ واحد، میزان آن ۴، و به‌همین نسبت برای شدت‌های دیگر خواهد بود (در این مثال، کمترین تفاوت محسوس همیشه ۰۲/۰ شدت محرک معیار است). این رابطه بین شدت محرک معیار و میزان کمترین تفاوت محسوس با فرمول زیر نشان داده می‌شود:

k = ΔI/I

در این معادله I شدت محرک معیار، ΔI مقدار افزایش شدت محرک برای احساس کمترین تفاوت، k نسبت ثابتی است که ضریب وبر (Weber's constant) نامیده می‌شود (۰۲/۰ در مثال بالا).

از زمان بررسی‌های پیشگامانهٔ وبر، آزمایش‌های مشابه بسیاری انجام شده است. نتایج یکی از این آزمایش‌ها در مورد شدت‌های مختلف نور در (شکل کمترین تفاوت محسوس (جِی‌ان‌دی) برای نور) ارائه شده است. داده‌های به‌دست آمده با خط منحنی، و مقادیر پیش‌بینی شده برمبنای قانون وبر با خط مستقیم نشان داده شده‌اند. درست است که پیش‌بینی بر مبنای قانون وبر با داده‌های به‌دست آمده در این آزمایش کاملاً تطبیق نمی‌کند ولی تقریب خوبی از آنها به‌دست می‌دهد. این یافته به‌طور کلی عمومیت دارد. قانون وبر از جهات دیگری نیز مفید است. مثلاً می‌توان از ضرایب وبر برای مقایسهٔ حساسیت دستگاه‌های حسی مختلف استفاده کرد. هرچه ضریب وبر برای حس معینی کوچکتر باشد حساسیت ما نسبت به تغییرات شدت آن دستگاه حسی بیشتر است. ضریب‌های وبر برای دستگاه‌های حسی گوناگون در (جدول ضریب وبر) ارائه شده است، و مثلاً ملاحظه می‌کنیم که ما نسبت به تغییرات بو حساس‌تر هستیم تا نسبت به تغییرات مزه. نکتهٔ اخیر به این معنی است که اگر به غذائی که می‌پزیم ادویهٔ بیشتری اضافه کنیم قبل از احساس تغییر مزهٔ غذا، تغییر بوی آن را حس می‌کنیم.

جدول ضریب وبر. مقدار تقریبی ضریب

	بعد محرک			مقدار ثابت وبر
	بسآمد صوت			۰/۰۰۳
	شدت صوت			۰/۱۵
	شدت نور			۰/۰۱
	شدت بو			۰/۰۷
	تندی مزه			۰/۲۰
	شدت فشار			۰/۱۴

اندک زمانی از ارائهٔ قانون وبر نگذشته بود که گوستاو فخنر (Gustav Fechner)، فیزیکدان آلمانی، آن را تعمیم داد (۱۸۶۰). فخنر نه تنها این فرض را پذیرفت که کمترین تفاوت محسوس کسر ثابتی از شدت محرک است، بلکه این فرض را نیز پیش کشید که تمام سطوح کمترین تفاوت محسوس (جِی‌ان‌دی) از نظر ادراکی برابر هستند. (بنابراین، اندازهٔ ادراکی محرک برابر است با تعداد جِی‌ان‌دی در فاصلهٔ آن محرک با آستانهٔ مطلق). برمبنای این دو فرض فخنر این رابطه را به‌دست آورد که مقدار ادراکی یک محرک (P) متناسب است با لگاریتم شدت فیزیکی آن محرک (I):

P = c log I

- قانون فخنر: به‌تدریج که بر شدت فیزیکی محرک افزوده می‌شود ، شدت ادراکی ما از آن نیز ابتدا به‌سرعت و سپس کندتر افزایش می‌یابد.

این معادله به قانون فخنر (Fechner's law) معروف است. برای آشنائی با معنی این معادله فرض کنید داشته باشیم c=۱ در این‌صورت دو برابر کردن I، مثلاً از ۱۰ به ۲۰ واحد، P را از ۱ به تقریباً ۳/۱ واحد افزایش می‌دهد. بنابراین، دوبرابر کردن شدت نور موجب دوبرابر شدن درخشندگی ادراکی ان نمی‌شود (مثلاً درخشندگی نور لامپ ۱۰۰ وات به‌صورت دوبرابر درخشندگی نور لامپ ۵۰ وات ادراک نمی‌شود)، دوبرابر کردن شدت صوت نیز موجب دوبرابر شدن شدت ادراکی آن نمی‌شود. این اصل در مورد بویائی، چشائی، بساوائی، و سایر حواس نیز صادق است. به‌بیان کلی‌تر، به‌تدریج که شدت فیزیکی محرک افزایش می‌یابد مقدار ادراکی آن محرک ابتدا به‌سرعت و سپس آهسته‌تر و آهسته‌تر افزایش می‌یابد (شکل قانون فخنر). همانند قانون وبر، قانون فخنر نیز تقریبی است، و درنتیجه، پژوهشگران بعدی تغییرات گوناگونی را در آن پیشنهاد کرده‌اند با نتایج متنوع آزمایش‌ها سازگار شود (استیونس - Stevens در ۱۹۵۷). اما در هر حال، رابطهٔ لگاریتمی در بسیاری از کاربردهای عملی روانشناسی حواس کارائی داشته است.