Фехнер предложил измерять сенсорные явления с помощью пороговых величин; эту методику одним из первых использовал Эрнст Вебер в Лейпциге — он измерял, на сколько нужно изменить физический стимул, чтобы испытуемый заметил перемену. Фехнер надеялся этим способом бороться с тем, что позднее было названо погрешностью стимула: отождествлением измерения физического стимула с измерением сознаваемого ощущения. Его метод соотносил изменение в ощущении с изменениями физических стимулов. Результатом стал закон, согласно которому интенсивность ощущения пропорциональна логарифму интенсивности стимула. Однако выводы Фехнера удовлетворили немногих, и примерно после 1870 г. широко распространилось мнение, что его психофизические измерения относились не к ощущениям как таковым, а к сознательным суждениям. Но, сумев ввести в исследование точные методики, Фехнер задал критерии научности для целого поколения психологов. При соответствующей институциональной поддержке эти методики легли в основу самостоятельной дисциплины — психофизики. При этом проблемы, которые не могли быть выражены количественно, обычно не имели шансов стать предметом психофизического исследования. Сам Фехнер впоследствии отошел от психофизики и занялся разработкой новой области — экспериментальной эстетики.
Попытка найти такие корреляты психических процессов, которые поддавались бы измерению, предпринималась и в экспериментах со временем реакции. На это направление оказала влияние статья о восприятии, написанная в 1862 г. датчанином Франсом Дондерсом (Frans C.Donders, 1818–1889). Понятие времени реакции восходит к астрономическим исследованиям. В конце XVIII в. астрономы, засекая время прохождения звезды через риску телескопа, заметили, что показания разных наблюдателей слегка различаются; для каждого конкретного наблюдателя величина отклонения его данных от абсолютно точного измерения была стабильной. Астрономы посчитали это ошибкой наблюдения, но психологи связали это явление с особенностями индивида, описав его как индивидуальную характеристику восприятия зрительных стимулов. Дондерс и другие исследователи пришли к заключению, что величина задержки реакции — конкретный промежуток времени — может служить параметром измерения психических явлений. С исследованием времени реакций связывались надежды, подобные тем, что возлагались на психофизику. Использование аппаратуры и технические тонкости измерений требовали особого внимания, что породило отдельную психологическую специализацию. Другое дело — вопрос о том, что измерялось. И хотя здесь ясности не было, именно психофизика и исследования времени реакции способствовали формированию психологии как естественной науки.
В этих исследованиях важную роль играл инструментарий. Существовала тесная взаимосвязь между инструментами, с помощью которых велось наблюдение и делались измерения, и видом экспериментальной работы в психологии и физиологии. Гельмгольц, занимавшийся как физической, так и физиологической оптикой, для наблюдения за ретиной в задней части глаза сконструировал офтальмоскоп. Часовщик Матиас Хипп (Mathias Hipp, 1813–1893) в 1840-е гг. создал хроноскоп — инструмент, способный измерять временные интервалы до одной тысячной секунды; без этого прибора эксперименты по времени реакции были бы немыслимы. Умение использовать такие инструменты стало признаком подготовленного научного психолога, и это умение отличало экспериментатора от кабинетного ученого. В самом деле, использование аппаратуры стало характерной чертой новой психологии: скептики назвали ее «психологией медных инструментов», подчеркивая, что в ней больше немецкого инженерного искусства, чем психологических результатов. В стремлении новой психологии к объективности естественной науки точные инструменты приобрели почти тотемическое значение. Использование их, даже если и не создавало нового знания, превращало психологию в подобие научной деятельности. Существенным исключением, несомненно, была область изучения восприятия, где применение точных приборов было как нельзя более уместно, ибо соответствовало задаваемым вопросам.