Stīvensa jaudas likums: psihofizika, formula, eksponents
Stīvensa jaudas likums: psihofizika, formula un eksponenti — skaidrojums par to, kā fiziski stimuli pārvēršas sajūtās, ar piemēriem, eksponentu vērtībām un ilustrācijām.
Stīvensa spēka likums ir ierosināta sakarība starp fiziska stimula lielumu un intensitāti vai spēku, ko cilvēki izjūt.
Lielākā daļa cilvēku uzskata, ka tas apraksta plašāku sajūtu spektru nekā Vēbera-Fehnera likums. Taču kritiķi apgalvo, ka likuma pamatotība nav droša.
Teorija nosaukta psihofiziķa Stenlija Smita Stīvensa (Stanley Smith Stevens, 1906-1973) vārdā. Lai gan ideju par jaudas likumu ierosināja jau 19. gadsimta pētnieki, Stīvensss tiek uzskatīts par šī likuma atjaunotāju un 1956. gadā publicēja virkni psihofizikālo datu, kas to pamatoja.
Likuma vispārīgā forma ir šāda.
ψ ( I ) = k I a , {\displaystyle \psi (I)=kI^{a},\,\! } 
kur I {\displaystyle I}
ir fizikālā stimula lielums, ψ {\displaystyle \psi }
ir psihofiziskā funkcija, kas raksturo sajūtu (subjektīvo stimula lielumu), a {\displaystyle a}
ir eksponents, kas atkarīgs no stimulācijas veida, un k {\displaystyle k}
ir proporcionalitātes konstante, kas atkarīga no stimulācijas veida un izmantotajām vienībām.
Tabulā pa labi ir uzskaitīti Stīvensa minētie eksponenti.
Paskaidrojums un matemātiska forma
Stīvensa likums saka, ka subjektīvā sajūta ψ ir proporcionāla stimulam I, paceltam spēkā a. Praktiski šo sakarību bieži pārvērš logaritmiskā formā, lai novērtētu eksponentu a:
- Logaritmiskā pārvēršana: log ψ = log k + a · log I. Šī forma ļauj eksponentu noteikt lineārās regresijas ceļā, ja dati tiek uzskatīti par logaritmiskiem.
- Interpretācija: ja a = 1, subjektīvā sajūta mainās tieši proporcionāli stimulus; ja 0 < a < 1, sajūta aug lēnāk par stimula intensitāti (piem., gaismas spožums); ja a > 1, sajūta pieaug straujāk (piem., sāpju vai elektriskās stimulācijas gadījumā).
Tipiski eksponentu piemēri un to nozīme
Eksponentu a vērtības nav universālas — tās atšķiras starp jutīguma modalitātēm un atkarīgas no mērīšanas metodes. Zemāk ir bieži minēti aptuveni piemēri (aptuvenas vērtības, kas var atšķirties pētījumos):
- Gaismas spožums (redze): a ≈ 0.3–0.5 — subjektīvā spožuma pieaugums ir lēnāks nekā fiziskā intensitāte.
- Trokšņa skaļums (dzirdes intensitāte): a ≈ 0.6–0.7 — skaļuma pieaugums ir mazāk nekā proporcionāls, bet straujāks nekā spožuma gadījumā.
- Svara izjūta: a ≈ 1.0 — sajūta par svaru mēdz būt gandrīz proporcionāla.
- Sāpju vai elektriskās stimulācijas intensitāte: a var būt > 1 (bieži ziņots ap 2–3 vai vēl vairāk atkarībā no stimula veida), kas nozīmē, ka subjektīvā intensitāte palielinās ļoti strauji.
Šīs vērtības ir aptuvenas; konkrētos pētījumos eksponents var ievērojami atšķirties atkarībā no mēģinājuma metodes (piem., magnitude estimation), sensory adaptācijas, konteksta un izmantotajām vienībām.
Metodoloģija un eksperimenti
Galvenā metode, ko izmantoja Stīvensa pētījumi, bija magnitude estimation — dalībnieki tika lūgti dot skaitlisku novērtējumu par stimuliam jūtamo intensitāti attiecībā pret atskaites stimulus. Šie novērtējumi tika analizēti, lai noteiktu, vai attiecība starp stimulu un atbildi vislabāk aprakstāma ar jaudas likumu.
Eksperimentos svarīgi aspekti ir stimuliem izvēlētie diapazoni, atskaites vērtība, mācība dalībniekiem un piesardzība pret mērījumu skalas ietekmi (piem., skalas izmērs var bīdīt rezultātus uz "lineārāku" vai "logaritmiskāku" attieksmi).
Saknēs, kritika un attiecības ar Vēbera–Fehnera likumu
- Attiecība ar Vēbera–Fehnera: Vēbera–Fehnera likums pamato, ka subjektīvā sajūta ir proporcionāla fiziskā stimula logaritmam. Stīvenss apgalvoja, ka jaudas likums (power law) vislabāk atbilst eksperimentālajiem datiem daudziem jutīguma veidiem. Abi modeļi dažkārt dod līdzīgus rezultātus nozīmīgā diapazonā, taču ne vienmēr.
- Kritika: daļa pētnieku uzsvēruši, ka Stīvensa eksperimentālā pieeja (magnitude estimation) var radīt metodoloģiskus artefaktus. Tika arī diskutēts, vai jaudas forma patiešām atspoguļo psiholoģisku likumu vai tikai mēraparāta/skalēšanas ietekmi.
- Piezīmes par vispārinājumu: veselums jāinterpretē uzmanīgi — dažas jutības jomas var labāk atbilst logaritmiskam modelim, citas — jaudas modelim. Mūsdienās daudzi pētnieki apvieno vairākus modeļus un izmanto statistiskus salīdzinājumus, lai noteiktu, kurš apraksts sniedz labāku atbilstību konkrētiem datiem.
Fizioloģiskā bāze un praktiskā nozīme
Stīvensa likumu var daļēji sasaistīt ar neirofizioloģiskiem mehānismiem: sensoro receptoru pārvēršana (transdukcija) un neironu kodēšana bieži satur nelinearitātes (piem., receptoru atbildes, sinaptiskā integrācija), kas var radīt jaudas tipa atkarības. Tomēr tieša, viennozīmīga fizioloģiska pamatojuma universalitāte nav pilnīgi pierādīta.
Praktiskā līmenī likuma izpratne ir noderīga jomās kā:
- ergonomika un cilvēka datora saskarņu dizains (piem., kā lietotājs uztver spilgtuma vai skaļuma izmaiņas);
- audio un apgaismojuma inženierija (kā regulēt parametru izmaiņas tā, lai tās būtu cilvēkam intuitīvas);
- psihofizioloģiskie pētījumi un uztveres mērījumi eksperimentālajā psiholoģijā.
Secinājums un ierobežojumi
Stīvensa jaudas likums ir svarīgs rīks psihofizikā, jo tas piedāvā vienkāršu un bieži noderīgu empīrisku aprakstu par to, kā subjektīvā sajūta saistās ar fizisko stimulu. Tomēr tas nav universāls likums, un tā piemērošana prasa rūpīgu eksperimentālu dizainu, kritisku interpretāciju un salīdzināšanu ar alternatīviem modeļiem (piem., Vēbera–Fehnera). Pētījumi turpinās, lai labāk saprastu konkrētus eksponentus, to izmaiņas kontekstā un to fizioloģisko pamatojumu.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir Stīvensa spēka likums?
A: Stīvensa jaudas likums ir ierosināta sakarība starp fizikāla stimula lielumu un intensitāti jeb spēku, ko cilvēki izjūt. Tas liecina, ka starp šiem diviem faktoriem pastāv sakarība, ko var izteikt vienādojuma veidā.
J: Kas izstrādāja šo teoriju?
A: Šo teoriju izstrādāja psihofiziķis Stenlijs Smits Stīvenss (Stanley Smith Stevens, 1906-1973). Lai gan ideju par jaudas likumu bija ierosinājuši 19. gadsimta pētnieki, Stīvenss tiek uzskatīts par tās atdzīvinātāju un 1956. gadā publicēja datus, kas to pamatoja.
J: Kā izskatās likuma vispārējā forma?
A: Likuma vispārīgā forma ir šāda: ψ (I)=kI^a, kur I ir fizikālā stimula lielums, ψ ir psihofiziskā funkcija, kas raksturo sajūtu (subjektīvais stimula lielums), a ir eksponents, kas atkarīgs no stimulācijas veida, un k ir proporcionalitātes konstante, kas atkarīga no stimulācijas veida un izmantotajām vienībām.
J: Ko apraksta Vēbera-Fehnera likums?
A: Vēbera-Fēhnera likums apraksta, kā cilvēki uztver izmaiņas tādos stimulos kā skaņas vai gaismas intensitāte. Tas nosaka, ka, ja intensitātes izmaiņas ir nelielas, cilvēki tās neuztver, ja vien tās nav pietiekami lielas, lai radītu pamanāmas atšķirības.
Vai Stīvena spēka likums ir derīgs?
A: Kritiķi apgalvo, ka Stīvena spēka likuma derīgums vēl nav pārliecinoši pierādīts.
J: Par kādiem eksponentiem ir ziņojis Stīvenss?
A: Tekstam pievienotajā tabulā ir uzskaitīti Stīvensa ziņotie eksponentie lielumi dažādiem stimulācijas veidiem.
Meklēt