Гельмгольц и его вклад в психологию

Гельмгольц и его вклад в психологию.

Занимаясь изучением чувств, Гельмгольц принял за объяснительный принцип не энергетическое (молекулярное), а анатомическое начало. Именно на последнее он опирался в своей концепции цветного зрения. Гельмгольц исходил из гипотезы о том, что имеется три нервных волокна, возбуждение которых волнами различной длины создает ощущение основных цветов: красного, зеленого и фиолетового.

Такой способ объяснения оказался непригодным, когда Гельмгольц от ощущений перешел к анализу восприятия целостных объектов в окружающем пространстве. Это побудило его ввести два новых фактора: а) движения глазных мышц; б) подчиненность этих движений особым правилам, подобным тем, по которым строятся логические умозаключения. Поскольку эти правила действуют независимо от сознания, Гельмгольц назвал их "бессознательными умозаключениями". Таким образом, экспериментальная работа столкнула Гельмгольца с необходимостью ввести новые причинные факторы. До того он относил к ним либо превращения физической энергии, либо зависимость ощущения от устройства органа.

Теперь к этим двум причинным "сеткам", которыми наука улавливает жизненные процессы, присоединялась третья. Источником психического (зрительного) образа выступал внешний объект, в возможно более отчетливом видении которого состояла решаемая глазом задача. Выходило, что причина психического эффекта скрыта не в устройстве организма, а вне его.

В опытах Гельмгольца между глазом и объектом ставились призмы, искажавшие восприятие объекта. Однако организм посредством различных приспособительных движений мышц стремился восстановить адекватный образ этого объекта. Получалось, что движения мышц выполняют не чисто механическую, а познавательную (даже логическую) работу.

1. Герман Людвиг Гельмгольц основоположник психофизиологии

Герман Гельмгольц - один из величайших ученых XIX века. Физика, физиология, анатомия, психология, математика... В каждой из этих наук он сделал блестящие открытия, которые принесли ему мировую славу. Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц родился 31 августа 1821 году в семье Потсдамского учителя гимназии. По желанию отца, в 1838 году Герман поступил в военно-медицинский институт Фридриха-Вильгельма для изучения медицины. Под влиянием знаменитого физиолога Иоганна Мюллера, Гельмгольц посвятил себя изучению физиологии, и по прослушанию курса института защитил в 1842 году докторскую диссертацию, посвященную строению нервной системы. В этой работе двадцатидвухлетний врач впервые доказал существование целостных структурных элементов нервной ткани, получивших позднее название нейронов.

В журнале Мюллера Гельмгольц опубликовал в 1845 году работу "О расходовании вещества при действии мышц". В том же, 1845 году молодые ученые, группировавшиеся вокруг Магнуса и Мюллера, образовали Берлинское физическое общество. В него вошел и Гельмгольц. С 1845 года общество, превратившееся в дальнейшем в Немецкое физическое общество, стало издавать первый журнал "Успехи физики". Научное развитие Гельмгольца происходило, таким образом, в благоприятной обстановке возросшего интереса к естествознанию в Берлине. Уже в первом томе "Успехов физики, 1845", вышедшем в Берлине в 1847 году, был напечатан обзор, выполненный Гельмгольцем по теории физиологических тепловых явлений. 23 июля 1847 году он сделал на заседании Берлинского физического общества доклад "О сохранении силы". В том же году она была опубликована отдельной брошюрой. Авторитеты в то время "были склонны отвергать справедливость закона; среди той ревностной борьбы, какую они вели с натурфилософией Гегеля, и моя работа была сочтена за фантастическое умствование..." Однако Гельмгольц не был одинок, его поддержала научная молодежь, и, прежде всего, будущий знаменитый физиолог Дюбуа Реймон, и молодое Берлинское физическое общество. Что же касается отношения его к работам предшественников Майера и Джоуля, то Гельмгольц неоднократно признавал приоритет Майера и Джоуля, подчеркивая, однако, что с работой Майера он не был знаком, а работы Джоуля знал недостаточно.

В отличие от своих предшественников он связывает закон с принципом невозможности вечного двигателя. Материю Гельмгольц рассматривает как пассивную и неподвижную. Для того чтобы описать изменения, происходящие в мире, ее надо наделить силами как притягивающими, так и отталкивающими. "Явления природы, - говорит Гельмгольц, - должны быть сведены к движениям материи с неизменными движущими силами, которые зависят только от пространственных взаимоотношений". Таким образом, мир по Гельмгольцу, - это совокупность материальных точек, взаимодействующих друг с другом с центральными силами. Силы эти консервативны, и Гельмгольц во главу своего исследования ставит принцип сохранения живой силы. Принцип Майера "из ничего ничего не бывает" Гельмгольц заменяет более конкретным положением, что "невозможно при существовании любой произвольной комбинации тел получать непрерывно из ничего движущую силу". Принцип сохранения живой силы в его формулировке гласит: "Если любое число подвижных материальных точек движется только пол влиянием таких сил, которые зависят от взаимодействия точек друг на друга или которые направлены к неподвижным центрам, то сумма живых сил всех взятых вместе точек останется одна и та же во все моменты времени, в которые все точки получают те же самые относительные положения друг по отношению к другу и по отношению к существующим неподвижным центрам, каковы бы ни были их траектории и скорости в промежутках между соответствующими моментами". Сформулировав этот принцип, Гельмгольц рассматривает его применения в различных частных случаях. Рассматривая электрические явления, Гельмгольц находит выражение энергии точечных зарядов и показывает физическое значение функции, названной Гауссом потенциалом.

Далее он вычисляет энергию системы заряженных проводников и показывает, что при разряде лейденских банок выделяется теплота, эквивалентная запасенной электрической энергии. Он показал при этом, что разряд является колебательным процессом и электрические колебания "делаются все меньше и меньше, пока, наконец, живая сила не будет уничтожена суммой сопротивлений". Затем Гельмгольц рассматривает гальванизм. Гельмгольц разбирает энергетические процессы в гальванических источниках, в термоэлектрических явлениях, положив начало будущей термодинамической теории этих явлений. Рассматривая магнетизм и электромагнетизм, Гельмгольц, в частности, дает свой известный вывод выражения электродвижущей силы индукции, исходя из исследований Неймана и опираясь на закон Ленца. В своем сочинении Гельмгольц в отличие от Майера уделяет главное внимание физике и лишь очень бегло и сжато говорит о биологических явлениях. Тем не менее, именно это сочинение открыло Гельмгольцу дорогу к кафедре физиологии и общей патологии медицинского факультета Кенигсбергского университета, где он в 1849 году получил должность экстраординарного профессора. Эту должность Гельмгольц занимал до 1855 года, когда он перешел профессором анатомии и физиологии в Бонн. В 1858 году Гельмгольц становится профессором физиологии в Гейдельберге. В Гейдельберге Гельмгольц много и успешно занимался физиологией зрения. Эти исследования существенно обогатили область знания и практическую медицину.

Итогом этих исследований явилась знаменитая "Физиологическая оптика" Гельмгольца, первый выпуск которой вышел в 1856 году, второй - в 1860 году, а третий - в 1867 году. Глаз - один из замечательнейших органов нашего тела. О его работе знали и раньше, сравнивали ее с работой фотографического аппарата. Но для полного выяснения даже только физической стороны зрения мало грубого сравнения с фотокамерой. Нужно решить ряд сложных задач из области не только физики, но и физиологии и даже психологии. Разрешать их приходилось на живом глазу, и Гельмгольц сумел сделать это. Он построил особый, изумительный по своей простоте аппарат (офтальмометр), который позволял измерять кривизну роговой оболочки задней и передней поверхности хрусталика. Так было изучено преломление лучей в глазу. Мы видим предметы окрашенными в тот или иной цвет, наше зрение цветное. Что лежит в его основе? Изучение глаза показало, что сетчатка имеет три основных светоощущающих элемента: один из них сильнее всего раздражается красными лучами, другой - зелеными, третий - синими. Любой цвет вызывает более сильное раздражение одного из элементов и более слабое остальных. Комбинации раздражений создают всю ту игру цветов, которую мы видим вокруг себя. Чтобы исследовать дно живого глаза, Гельмгольц изготовил особый прибор: глазное зеркало (офтальмоскоп). Этот прибор давно уже стал обязательным снаряжением каждого глазного врача.

Гельмгольц сделал очень много для изучения глаза и зрения: создал физиологическую оптику - науку о глазе и зрении. Здесь же, в Гейдельберге, Гельмгольц проводил свои классические исследования по скорости распространения нервного возбуждения. Лягушки для препарирования много раз побывали на лабораторном столе ученого. Он изучал на них скорость распространения возбуждения по нерву. Нерв получал раздражение током, вызванное возбуждение достигало мышцы, и она сокращалась. Зная расстояния между этими двумя точками и разницу во времени, можно высчитать скорость распространения возбуждения по нерву. Она оказалась совсем небольшой, всего от 30 до 100 м/сек. Как будто совсем простой опыт. Он и выглядит простым теперь, когда Гельмгольц его разработал. А до него утверждали, что измерить эту скорость нельзя: она есть проявление таинственной "жизненной силы", не поддающейся измерениям. Не меньше Гельмгольц сделал и для изучения слуха и уха (физиологическая акустика). В 1863 году вышла его книга "Учение о звуковых ощущениях как физиологическая основа акустики".

И здесь до исследований Гельмгольца многое, связанное со слухом, было изучено очень слабо. Знали, как возникает и распространяется звук, но очень мало было известно о тех воздействиях, которые оказывают звуки на способные колебаться предметы. Гельмгольц раньше всех занялся этим сложным явлением. Создав теорию резонанса, он создал затем на ее основе учение о слуховых ощущениях, о нашем голосе, о музыкальных инструментах. Изучая явления колебаний, Гельмгольц разработал и ряд вопросов, имеющих огромное значение для теории музыки, дал анализ причин музыкальной гармонии. На примере Гельмгольца видно, какое огромное значение имеет широта кругозора ученого, богатство и разнообразие его знаний и интересов. Там же в Гейдельберге вышли его классические работы по гидродинамике и основаниям геометрии. С марта 1871 года Гельмгольц становится профессором Берлинского университета. Он создает физический институт, в который приезжали работать физики всего мира. С переездом в Берлин Гельмгольц посвящает себя исключительно физике, причем изучает ее наиболее сложные области: электродинамику, в которой, исходя из идей Фарадея, разрабатывает собственную теорию, затем гидродинамику и явления электролиза в связи с термохимией. Особенно замечательны его работы по гидродинамике, начатые еще в 1858 году, в которых Гельмгольц дает теорию вихревого движения и течения жидкости и в которых ему удается решить несколько весьма трудных математических задач.

В 1882 году Гельмгольц формулирует теорию свободной энергии, в которой решает вопрос о том, какая часть полной молекулярной энергии некой системы может превратиться в работу. Эта теория имеет в термохимии то же значение, что принцип Карно в термодинамике. В 1883 году император Вильгельм жалует Гельмгольцу дворянское звание. В 1884 году Гельмгольц публикует теорию аномальной дисперсии, а немного позже несколько важных работ по теоретической механике. К этому же времени относятся работы по метеорологии. В 1888 году Гельмгольц назначается директором вновь учрежденного правительственного физико-технического института в Шарлотенбурге - центра немецкой метрологии, в организации которого он принимал самое активное участие. В то же время ученый продолжает читать лекции теоретической физики в университете. У Гельмгольца было много учеников; его лекции слушали тысячи студентов. Поработать в его лаборатории, поучиться искусству эксперимента приезжали многие молодые ученые. Его учениками могут считаться многие русские ученые - физиологи Е. Адамюк, Н. Бакст, Ф. Заварыкин, И. Сеченов, физики П. Лебедев, П. Зидов, Р. Колли, А. Соколов, Н. Шиддер. К сожалению, не только радостные события ждали Гельмгольца в старости. Его сын Роберт, подававший большие надежды молодой физик, безвременно скончался в 1889 году, оставив работу о лучеиспускании горящих газов. Самые последние работы ученого, написанные в 1891-1892 годах, относятся к теоретической механике. Умер Гельмгольц 8 сентября 1894 года.

2. Понятие перцептивного образа

Перцептивным образом является фигура в перцептивном пространстве. В отличие от ощущений, которым соответствуют свойства, признаки, параметры внешних воздействий, в восприятии получает воспроизведение объективная целостная связность явления. Если ощущения локализованы в пространстве, центром координатных осей которого является человеческое тело (определенный анализатор), то для восприятий в первую очередь характерна отнесенность к объективному пространству, вынесенность, проецированность образов вовне. Но возможность изучения восприятия как определенного рода психического феномена мы получаем лишь тогда, когда мы способны дифференцировать субъективные и объективные составляющие образа. Образ восприятия является, как правило, продуктом интеграции сенсорных данных, получаемых от многих рецепторов, и собственной активности субъекта, его перцептивных действий. В этом смысле образы восприятия более субъективны, чем ощущения, которые возникают как эффект преимущественно экстрапсихического воздействия. Однако будучи спроецированными во внешнее пространство, их свойства переживаются именно как свойства самого объекта.

К основным свойствам перцептивных образов относят предметность, целостностность, константность. Предметность при этом трактуется как воспроизводимость в перцептивном образе связности его свойств как свойств самого объекта. Иначе говоря, восприятие тогда полноценно, когда итогом субъективных действий является возможность дифференциации объективных и субъективных компонентов образа. (Воспринимая края (границы) образа размытыми, я понимаю, что это следствие дефекта моего зрения. Оценивая пищу как аппетитную или неаппетитную, я понимаю, что это может быть в значительной мере обусловлено тем, насколько я голоден.) В понятие предметности восприятия включается и такое его свойство, как опознаваемость, т.е. осознание производности образа, отдельных его свойств от свойств объекта как источника его образа, его характеристик. (Можно говорить о восприятии звука, когда я воспринимаю его, например, как звук проезжающей машины; о восприятии цвета, когда я воспринимаю его, например, как цвет спелой вишни и т.д.)

Свойство целостности перцептивного образа обнаруживается тогда, когда, например, неполнота или выпадение, искажение каких-либо деталей изображения объекта не мешают его узнаванию (слово, написанное с "ошипкой"), когда мы группируем разрозненные детали, структурируем нерасчлененную совокупность так, что они образуют осмысленное целое (фразанаписаннаябезпропусковмеждусловами), либо, наоборот, воспринимаем некоторое изображение как изображение невозможного объекта (например, фигуры Пенроуза). Свойство целостности восприятия впервые экспериментально-психологически было изучено представителями гештальтпсихологии. В их исследованиях целостность восприятия была осмыслена именно как свойство самого процесса восприятия, как механизм, который по присущим ему законам упорядочивает многообразие отдельных сенсорных данных, как гештальт. Были сформулированы законы гештальта: тяготение частей к образованию симметричного целого, группировка этих частей в направлении максимальной простоты и близости, тенденция каждого психического феномена принять более определенную, отчетливую, завершенную форму (прегнантность).

Константностью восприятия называется относительное постоянство свойств воспринимаемых объектов и ситуаций при существенном изменении условий восприятия, т.е. то, когда изменение фоновых характеристик в определенном диапазоне не влияет на величину признака воспринимаемой фигуры. В Других обстоятельствах имеет место прямо противоположный эффект, но эти случаи мы квалифицируем как иллюзии восприятия. Наиболее известными видами константности являются константность величины, формы и цвета. Фигура человека, который удалился от нас с расстояния в 3 метра на расстояние в 30 метров, не становится для нас меньше в 10 раз, хотя его изображение на сетчатке нашего глаза изменилось именно таким образом. Если предъявлять испытуемому кольца под разными углами в линии взора, в определенном диапазоне они будут восприниматься как кольца, хотя проекцией их на сетчатке будет эллипс. Классическим является пример Э. Геринга: кусок угля на ярком солнце может отражать света больше, чем мел на рассвете, тем не менее уголь на солнце будет восприниматься как черный, а мел на рассвете как белый.

Одним из исследователей, анализировавшим проблему константности, был Г. Гельмгольц. С его точки зрения, константность восприятия является результатом бессознательных умозаключений. Так, факты константности восприятия цвета он объяснял тем, что, видя одни и те же объекты при разном освещении, мы формируем представление о том, как этот предмет будет выглядеть при белом свете. Поскольку наш интерес целиком связан с постоянством цвета объектов, то мы учимся игнорировать изменения цвета, обусловленные изменениями освещенности. Теорию Гельмгольца можно квалифицировать как интеллектуалистическую. Его оппонентом выступил, в частности, Э. Геринг. Он пытался объяснять механизмы константности периферическими факторами. Дискуссия, начало которой положило столкновение позиций Гельмгольца и Геринга, характеризует одну из магистральных линий развития всей проблематики, относящейся к сфере восприятия. В частности, С.В. Кравковым были проведены специальные исследования, в которых были получены данные, противоречащие периферической теории. Он вводил в глаз атропин, исключая тем самым зрачковый рефлекс, однако константность размера сохранялась.

Важное значение для понимания механизмов перцепции имеют исследования иллюзий восприятия, классическими примерами которых являются иллюзии веса, объема, величины. Если испытуемому предложить несколько раз подряд поднять одновременно двумя руками пару предметов, заметно отличающихся по весу (объему), а затем дать пару предметов, одинаковых по весу (объему), то в той руке, где до этого был предмет более тяжелый, вес будет восприниматься меньшим. Эта иллюзия имеет эквивалент и для зрительного восприятия. С помощью тахистоскопа многократно экспонируется пара неравных кругов. Предъявленная затем пара одинаковых кругов оценивается как неравная.

Проблемы психологии восприятия – это в первую очередь проблемы психического синтеза. Важно понять (объяснить), каким образом оказывается возможным построение и удержание образа значимого объекта в хаосе воздействий, падающих на человеческое тело, каким образом происходит выделение сигнала из шума, за счет чего происходит разделение фигуры и фона. Исследование механизмов перцепции преимущественно шло в направлении обнаружения условий, ведущих к ошибкам восприятия, к возникновению иллюзий. При этом оказалось, что и ошибки, и иллюзии возникают, если ограничено время восприятия. Не случайно многочисленные эксперименты были проделаны с использованием тахистоскопа. При очень коротких экспозициях было зафиксировано отсутствие дифференцировки фигуры и фона; возникало впечатление гомогенной картины. По мере увеличения времени экспозиции постепенно происходит выделение границ экспонируемой фигуры, пока. наконец, восприятие не примет устойчивый характер. Иной способ зашумливания экспонируемого объекта используется тогда, когда границы фигуры и фона размываются за счет пространственной удаленности или когда экспонат маскируется другими изображениями. При этом перед испытуемым ставится задача выделить называемый в инструкции объект, найти определенный маршрут в лабиринте и т.п.

Зависимость полноценного восприятия от сохранности психофизиологических механизмов центрального синтеза эффективно демонстрируют особенности восприятия у людей, у которых расщеплен мозг. Например, Сперри (Sperry, 1968) продемонстрировал изменения в восприятии, когда полностью перерезано мозолистое тело, т.е. когда передача информации из одного полушария в другое стала невозможной. Хотя такая операция обычно не вызывает сколько-нибудь серьезных нарушений повседневного поведения, однако было замечено, что люди, перенесшие такого рода операцию, ведут себя так, как если бы у них было два мозга. Один из экспериментов Сперри состоял в следующем. Перед испытуемым находился экран, который закрывал его руки и на который проецировались изображения разных предметов, так чтобы информация поступала либо в правое, либо в левое полушарие. На столе, где находились руки испытуемого, лежали предметы, которые он мог ощупывать. Иначе говоря, у испытуемого формировались как бы независимо друг от друга зрительный и гаптический образы предметов в одном или в разных полушариях. Было обнаружено, что испытуемый мог после ощупывания предметов левой рукой взять тот из них, изображение которого на короткое время появлялось в левой части экрана, но он не мог ни назвать этот предмет, ни описать словами действия своей левой руки. Когда изображение проецировалось в правую часть зрительного поля и была задействована правая рука, такого явления не наблюдалось. Если же разные изображения направлялись в разные полушария одновременно и испытуемого просили выбрать предмет левой рукой, то он выбирал предмет, изображение которого было спроецировано в правое полушарие, но при этом называл тот предмет, который был спроецирован в левое полушарие. Иначе говоря, назывался образ, спроецированный в "говорящее полушарие", в противоречие с тем, что левая рука выбирала предмет, изображение которого было спроецировано в правое полушарие.

3. Эффекты контраста

Наиболее известными примерами того способа, с помощью которого нервные токи влияют друг на друга, могут быть явления так называемого одновременного цветового контраста. Возьмите несколько листков бумаги, окрашенной в различные яркие цвета; положите на каждый из них по одной полоске серой бумаги одинакового цвета, затем прикройте каждый листок прозрачной белой бумагой, которая делает более мягкими и серый цвет, и цветной фон. На каждом листке серая полоска будет окрашена дополнительно к цвету фона, и серые полоски будут казаться столь непохожими друг на друга по цвету, что никто не признает в них кусочков одной и той же бумаги, пока не приподнимет прозрачную белую покрышку. По мнению Гельмгольца, это явление обусловлено застарелой привычкой – принимать в соображение окраску среды, через которую мы видим предметы. Та же вещь при голубом свете ясного неба, и при красновато-желтом свете свечи, и при темно-коричневом свете отражающего ее изображение полированного стола из красного дерева всегда представляется того же присущего ей цвета, который примысливается к явлению умом на основании прежних опытов, и таким путем ложное влияние среды исправляется. В приведенном выше опыте, по мнению Гельмгольца, нашему духу кажется, что цвет фона, покрытого белой бумагой, расположен над серой полоской. Но для того чтобы полоска показалась серой сквозь такую цветную покрышку, нужно, чтобы она действительно была дополнительного по отношению к покрышке цвета. Следовательно, думаем мы, она и есть в действительности дополнительного цвета.

Геринг показал, что теория Гельмгольца несостоятельна. Здесь не место приводить слишком подробный анализ этого вопроса; достаточно заметить, что факты говорят в пользу того, что это явление физиологическое – один из тех случаев, когда чувствительные нервные токи, взаимодействуя, производят на сознание иной эффект, чем если бы каждый действовал отдельно,

Последовательный контраст отличается от одновременного, причиной которого считают утомление. Сюда относятся факты, приводимые в теории зрения под названием "зрительные следы". Впрочем, необходимо иметь в виду, что зрительные следы от прежних ощущений могут сосуществовать с настоящими ощущениями и обе разновидности могут видоизменять друг друга совершенно так же, как сосуществующие ощущения.

Другая иллюзия при движении объяснена Гельмгольцем. Когда мы глядим из окна быстро мчащегося поезда, то большинство попадающихся на пути предметов: дома, деревья и т.д. – кажутся очень малыми. Это происходит оттого, что мы в первое мгновение воспринимаем их несоответственно близко, так как их параллактическое движение назад непривычно быстро для нас. Выше было сказано, что при нашем движении вперед предметы кажутся нам движущимися назад, и чем они ближе, тем быстрее совершается их кажущееся перемещение. Таким образом, относительно большая скорость движения назад так прочно ассоциировалась с близостью предмета, что, замечая эту скорость в движении предмета, мы считаем его находящимся близко. Но при данном размере изображения предмета на сетчатке чем ближе предмет, тем меньшей нам кажется его натуральная величина. Таким образом, чем скорее мы двигаемся в поезде, тем ближе кажутся нам дома и деревья, а чем ближе они кажутся, тем меньшими они должны выглядеть (при той же величине изображения на сетчатке). Ощущения, связанные с конвергенцией и аккомодацией глаза и с переменой размеров изображения на сетчатке, порождают иллюзии при оценке размеров объектов и расстояний между ними. Подобные иллюзии принадлежат также к первому типу.

Литература

1. Джемс Психологии М.: "Педагогика" 1991

2. Рубинштейн С.Л. Основы общей психологии СПб: Издательство "Питер", 2000

3. Ярошевский М.Г.История психологии от античности до середины XX в. Учеб. пособие. – М., 1996. – 416 с.