Пинбол-эффект. От византийских мозаик до транзисторов и другие путешествия во времени

Фехнер был странным человеком. Первые его произведения носили сатирический характер, например «Доказательство того, что Луна состоит из йода» или «Сравнительная анатомия ангелов» (в котором он писал, что раз ангелы совершенны, они должны иметь форму сферы). В 1839 году в результате экспериментов по изучению восприятия, во время которых он смотрел на Солнце сквозь окрашенные стекла, он частично ослеп на три года и вынужден был прекратить преподавание. Когда в 1843 году он поправился, его так впечатлил вид цветов, что он написал книгу «Нанна, или О душевной жизни растений». Фехнер также заинтересовался персидской мистикой и выдвинул концепцию «панпсихизма», в которой душа человека располагалась где-то между душами цветов и звезд.

В 1850 году он принимается за исследование по измерению опыта, которое в итоге приведет к открытию закона Вебера — Фехнера «О едва заметной разнице в ощущениях». Несмотря на заложенную в названии незначительность, закон имел поистине космическое значение. Основываясь на данных Вебера, Фехнер провел длительную серию опытов, чтобы понять, что приводит к пересечению «порога сознания», определенного Гербартом, и осознанию нового опыта. Фехнер был убежден, что это связано с уровнем интенсивности стимула, и пересечение порога зависит от того, насколько каждый последующий стимул интенсивнее предыдущего. Другими словами, Фехнер пытался определить наименьшее изменение интенсивности раздражителей, которое приводит к осознанию разницы между ними.

Вебер и Фехнер хотели продемонстрировать, что ощущение и стимул математически взаимосвязаны и силу ощущения можно предсказать, зная интенсивность стимула. В своих экспериментах они постепенно уменьшали разницу между двумя раздражителями до тех пор, пока она не становилась неразличимой. Они ставили опыты с восприятием веса, линий различной длины, звуков, интенсивности света, запаха, температуры и нот разной тональности.

Они обнаружили постоянную зависимость, проявляющуюся в процессе восприятия. Если интенсивность раздражителя удваивается, то, чтобы сознание заметило различие со следующим раздражителем, разница также должна быть удвоена. Так, если минимальным заметным различием в весе для пятидесяти фунтов является один фунт, то для веса в сто фунтов, различие будет составлять два фунта.

Таким образом, минимально заметное различие прямо пропорционально интенсивности изначального раздражителя. Это легло в основу математически описанного закона о чувствительности, с помощью которого можно было количественно исследовать любой вид опыта. С этого закона фактически началась современная экспериментальная психология.

Другим увлечением Фехнера было изучение светимости звезд. Он полагал, что его новый закон объяснял восприятие звездных величин в астрономии. Днем звезд не видно, поскольку дневное небо слишком яркое для того, чтобы на его фоне различить свет звезд. Ранее профессор физики из Мюнхена Карл Штейнгейль разработал прибор для измерения яркости звезд — фотометр (также его использовали для настройки газовых рожков ^{290  —  107}). Прибор представлял собой телескоп, линза в объективе которого состояла из двух половин. Одна из линз могла поворачиваться вокруг оси, таким образом наблюдатель мог совместить в видоискателе изображение сразу двух звезд. Затем при помощи другой линзы изображение одной из звезд подстраивалось так, чтобы ее яркость совпала с яркостью второй звезды. Расстояние до этой линзы и показывало относительную разницу в светимости двух небесных тел.

При помощи фотометра Фехнер установил «едва заметную разницу» для яркости звезд, которую с тех пор использовали в качестве критерия определения звездных величин. Это был коэффициент 2,5. Иначе говоря, звезда первой величины была в два с половиной раза ярче, чем звезда второй величины и так далее. Яркость звезд первой и шестой величин различалась ровно в сто раз. Эта информация была крайне важна для определения дальности звезд. Уже существовала спектрометрия, и можно было определить химический состав звезд, а следовательно — приблизительную температуру горения и реальную светимость звезды.

Видимая звездная величина уменьшается пропорционально квадрату расстояния до звезды (например, если одна звезда в два раза дальше, чем другая, она будет в четыре раза тусклее). Зная эти закономерности, можно было высчитать точную дальность звезд. В 1908 году астроном Гарвардской обсерватории Генриетта Ливитт занималась необычными звездами — цефеидами, яркость которых нарастала и убывала с определенной периодичностью. Она установила зависимость между длительностью этого периода и яркостью звезды, что в конечном итоге помогло высчитать точное расстояние от Земли до цефеид.