sedanStevens定律

2021年1月21日发(作者：huster)
三、史蒂文斯定律

在心理物理函数中，
和费希纳定律地位相当的就是史蒂文 斯所提出的史蒂文斯定律。
这
一定律指出心理量和物理量之间的共变关系，
并非如费希 纳定律所描述的那样是一个对数函
数关系，而应该是一个幂函数关系。因而这一定律也被称为幂定律。< br>
从严格意义上说，
史蒂文斯定律已经不属于传统心理物理学的范畴。
幂定律的 提出采用
了直接数量估计法所构建的比例量表等级的心理量表。
由于这一方法涉及对心理感觉的 直接
测量，因此史蒂文斯定律被一些心理学家认为是“新心理物理学”的开端，而所谓的“新心
理物理学”
就是现代心理物理学。但是，
由于史蒂文斯定律和费希纳定律一样，都试图描述心理量和物理量之间的关系，
即试图建立一个心理物理函数，
因此在这一节中仍然会对史蒂
文斯定律的由来和具体内容作简要的介绍。
至于对此定律的理论解释和其他相关研究，
则留
待下一节中进行阐述。

（一）对最小可觉差的重新理解

神经量子理论（
neural quantum theory
）是由史蒂文斯等（< br>1941
）提出用来解释阈限
的一种理论。
他们在响度和音高的辨别实验中，< br>推论其基本神经过程是按全或无定律
（或全
有或全无律）（
all|or|no ne law
）进行的。神经量子理论假设反应刺激变化过程的神经
结构在机能上被分为各个单 元或量子。
具体地说，
被试只有在此增量大到足以兴奋一个附加
的神经量子单位时，< br>才能察觉到刺激增量。
必要的刺激增量的大小将取决于某一个刺激高于
上一个兴奋了的神 经单位的阈限多少。
超过上一单位的阈限越多，
兴奋下一个单位所需要的
刺激量则越少
（如图
515
）
。
图
515
表明两种连续体：（
1
）
刺激连续体
（
stimulus
contin uum
）
；
（
2
）神经单元阶梯式的感觉连续体（
sens ory continuum
）。在刺激连续体上，
St
是标准
刺激值；
a
、
b
、
c
是肯定能够兴奋附加量子的刺激增量；
Δ
Φ
只能部分兴奋神经量子所需
要的刺激增量。



图
5
－
15
神经量子模型基本概念图示

（采自马谋超，
1978
）

在感觉连续体上，
P
是
St
所产生的“剩余”兴奋量，
如果说假定
17
个能量单位的刺 激
量足以兴奋神经量子
a
、
b
、
c
，而且还能部分 兴奋“
d
”量子，那么这个剩余量只是由超出
15
个能量单位的那部分能量所 引起的。由此可见，剩余量和感受性的波动紧密相关。只有
Δ
Φ
和
S
剩余量总和达到等于或大于兴奋一个附加量子所需的能量时，
才能产生可觉的感觉
反应。因此剩 余与能量是有关的，即剩余大，要求增量便小；反之亦然。用数学公式表述如
下：








其中，
Δ
Φ
是使附加量子活动所需要的刺激增量；
Q
是肯定能够兴奋一个量子的增量大
小；P
是标准刺激
St
的剩余能量所引出的部分兴奋量。

上式表明 当
Δ
Φ
≥
Q-P
时，给定的
Δ
Φ
就完全可 以兴奋附加量子。增量越大，辨认的数
量越多。诚然，
这也取决于不同剩余量出现的相对频率。
继续加强增量，务必达到兴奋一个
附加量子才会有一个最小可觉差。
这样所得到的理论 上的刺激反应间关系曲线应是梯形跳跃
式的。但是，在实际测量阈限的实验研究中，所得到的总是一条递 加的拱形曲线（
ogive
curve
）。对于其中的原因，史蒂文斯认为在于缺少 对被试的动机、注意疲劳等随机波动因
素的全面控制。
未控制因素的波动可能是常态分配，因而 是拱形曲线。
史蒂文斯指出，
如果
满足下面四个条件，便能够得到理想的梯形曲线：< br>
（
1
）必须仔细地控制刺激，避免噪音干扰；

（
2
）被试在整个实验过程中必须保持恒定的判断标准，最好由动机高度明确、训练有
素的实验者 充当被试；

（
3
）如果神经量子的大小在实验期间改变了，那么曲线将变为拱形；

（
4
）从标准刺激向比较刺激的转换必须迅速。

（二）幂定律的提出

20
世纪中叶，史蒂文斯对费希纳的对数定律进行了批 评。
1957
年，他根据多年的研究
结果，提出了刺激强度和感觉量之间关系的幂定律 ：







其中
S
是感觉量，
b
是由量表单位决定的常数，
a
是感觉道和刺激强度决定的幂指 数。

幂函数的指数值决定着按此公式所画曲线的形状。例如，当指数值为
1
．
0
时，便是一
条直线，即刺激和感觉之间为简单的正比关系；指数大于
1< br>时，则为正加速曲线；小于
1
时，便为负加速曲线。

史蒂文斯用数量 估计法获得了大量的实验数据。
数量估计法是制作感觉比例量表的一种
直接方法。具体的步骤是 实验者先呈现一个标准刺激，例如一个重量（或某一明度），并规
定它的出现值为一个数字，例如
1
．
00
，然后让被试以这个主观值为标准，把其他同类强度