Закон силы Стивенса — это эмпирическое соотношение в психофизике между повышенной интенсивностью или силой физического стимула и воспринимаемым увеличением величины ощущения, созданного стимулом. Его часто считают заменяющим закон Вебера-Фехнера , который основан на логарифмической зависимости между стимулом и ощущением, поскольку закон силы описывает более широкий диапазон сенсорных сравнений, вплоть до нулевой интенсивности. [1]
Теория названа в честь психофизика Стэнли Смита Стивенса (1906–1973). Хотя идея степенного закона была предложена исследователями 19 века, Стивенсу приписывают возрождение закона и публикацию совокупности психофизических данных в его поддержку в 1957 году.
Общая форма закона такова:
где I — интенсивность или сила стимула в физических единицах (энергия, вес, давление, пропорции смеси и т. д.), ψ( I ) — величина ощущения, вызванного стимулом, a — показатель степени, зависящий от типа стимуляции или сенсорной модальности, а k — константа пропорциональности , зависящая от используемых единиц.
Было проведено различие между локальной психофизикой , где стимулы могут быть различены только с вероятностью около 50%, и глобальной психофизикой, где стимулы могут быть различены правильно с почти полной уверенностью ( Luce & Krumhansl, 1988). Закон Вебера-Фехнера и методы, описанные Л. Л. Терстоуном, обычно применяются в локальной психофизике, тогда как методы Стивенса обычно применяются в глобальной психофизике.
В таблице справа перечислены показатели, приведенные Стивенсом.
Основными методами, которые использовал Стивенс для измерения воспринимаемой интенсивности стимула, были оценка величины и производство величины . При оценке величины со стандартом экспериментатор предъявляет стимул, называемый стандартом , и присваивает ему число, называемое модулем . Для последующих стимулов испытуемые сообщают в числовом виде свою воспринимаемую интенсивность относительно стандарта, чтобы сохранить соотношение между ощущениями и числовыми оценками (например, звуку, воспринимаемому в два раза громче стандарта, следует присвоить число, вдвое большее модуля). При оценке величины без стандарта (обычно просто оценке величины ) испытуемые свободны выбирать свой собственный стандарт, присваивая любое число первому стимулу и всем последующим с единственным требованием, чтобы соотношение между ощущениями и числами сохранялось. При производстве величины дается число и референтный стимул, и испытуемые производят стимул, который воспринимается как это число, умноженное на референт. Также используется кросс-модальное сопоставление , которое обычно предполагает изменение субъектами величины одной физической величины, например яркости света, таким образом, чтобы ее воспринимаемая интенсивность была равна воспринимаемой интенсивности другого типа величины, например тепла или давления.
Стивенс обычно собирал данные оценки величины от нескольких наблюдателей, усреднял данные по субъектам, а затем подгонял степенную функцию к данным. Поскольку соответствие было в целом разумным, он пришел к выводу, что степенной закон был верным.
Основная критика заключалась в том, что подход Стивенса не обеспечивает ни прямой проверки самого степенного закона, ни базовых предположений метода оценки/производства величины: он просто подгоняет кривые к точкам данных. Кроме того, степенной закон может быть выведен математически из логарифмической функции Вебера-Фехнера (Mackay, 1963 [2] ), и это отношение делает прогнозы согласующимися с данными (Staddon, 1978 [3] ). Как и во всех психометрических исследованиях, подход Стивенса игнорирует индивидуальные различия в отношении стимул-ощущение, и в этом отношении, как правило, существуют большие индивидуальные различия, которые усреднение данных скроет (Greem & Luce 1974).
Основное утверждение Стивенса состояло в том, что с помощью оценок/произведений величин респонденты могли выносить суждения по шкале отношений (т. е. если x и y являются значениями по данной шкале отношений, то существует константа k такая, что x = ky ). В контексте аксиоматической психофизики (Narens 1996) сформулировал проверяемое свойство, отражающее неявное базовое предположение, которое влекло за собой это утверждение. В частности, для двух пропорций p и q и трех стимулов x , y , z , если y оценивается как p умноженное на x , z оценивается как q умноженное на y , то t = pq умноженное на x должно быть равно z . Это равнозначно предположению, что респонденты интерпретируют числа правдивым образом. Это свойство было однозначно отвергнуто (Ellermeier & Faulhammer 2000, Zimmer 2005). Не предполагая достоверной интерпретации чисел, (Narens 1996) сформулировал другое свойство, которое, если оно поддерживалось, означало, что респонденты могли делать суждения по шкале отношений, а именно, если y оценивается как p умноженное на x , z оценивается как q умноженное на y , и если y ' оценивается как q умноженное на x , z ' оценивается как p умноженное на y ' , то z должно быть равно z ' . Это свойство поддерживалось в различных ситуациях (Ellermeier & Faulhammer 2000, Zimmer 2005).
Критики степенного закона также указывают, что обоснованность закона зависит от измерения воспринимаемой интенсивности стимула, которое используется в соответствующих экспериментах. (Luce 2002), при условии, что числовую функцию искажения респондентов и психофизические функции можно разделить, сформулировал поведенческое условие, эквивалентное психофизической функции, являющейся степенной функцией. Это условие было подтверждено для чуть более половины респондентов, а степенная форма оказалась разумным приближением для остальных (Steingrimsson & Luce 2006).
Также ставился под сомнение, особенно в терминах теории обнаружения сигнала , действительно ли любой данный стимул связан с определенной и абсолютной воспринимаемой интенсивностью; т. е. такой, которая не зависит от контекстных факторов и условий. В соответствии с этим, Люс (1990, стр. 73) заметил, что «при введении контекстов, таких как фоновый шум, в суждениях о громкости, форма функций оценки величины, безусловно, резко отклоняется от степенной функции». Действительно, почти все сенсорные суждения могут быть изменены контекстом, в котором воспринимается стимул.
