Часть II. Психические процессы

Из истории психологии Теории слуха Следует отметить, что резонансная теория слуха Гельмгольца является не единственной. Так, в 1886 г. британский физик Э. Резерфорд выдвинул теорию, которой он пытался объяс­нить принципы кодирования высоты и интенсив­ности звука. Его теория содержала два утверж­дения. Во-первых, по его мнению, звуковая вол­на заставляет вибрировать всю барабанную перепонку (мембрану), и частота вибраций со­ответствует частоте звука. Во-вторых, частота вибраций мембраны задает частоту нервных импульсов, передаваемых по слуховому нерву. Так, тон частотой 1000 герц заставляет мем­брану вибрировать 1000 раз в секунду, в резуль­тате чего волокна слухового нерва разряжают­ся с частотой 1000 импульсов в секунду, а мозг интерпретирует это как определенную высоту. Поскольку в данной теории предполагалось, что высота зависит от изменений звука во време­ни, ее назвали временной теорией (в некоторых литературных источниках ее также называют ча­стотной теорией). Оказалось, что гипотеза Резерфорда не в состоянии объяснить все феномены слуховых ощущений. Например, было обнаружено, что нервные волокна могут передавать не более 1000 импульсов в секунду, и тогда неясно, как человек воспринимает высоту тона с частотой более 1000 герц. В 1949 г. В. Вивер предпринял попытку мо­дифицировать теорию Резерфорда. Он выска­зал предположение о том, что частоты выше 1000 герц кодируются различными группами нервных волокон, каждая из которых активиру­ется в несколько разном темпе. Если, например, одна группа нейронов выдает 1000 импульсов в секунду, а. затем 1 миллисекунду спустя дру­гая группа нейронов начинает выдавать 1000 им­пульсов в секунду, то комбинация импульсов этих двух групп даст 2000 импульсов в секунду. Однако спустя некоторое время было уста­новлено, что данная гипотеза способна объяснить восприятие звуковых колебаний, частота которых не превышает 4000 герц, а мы можем слышать более высокие звуки. Так как теория Гельмгольца более точно может объяснить, как человеческое ухо воспринимает звуки разной 1ысоты, в настоящее время она является более признанной. Справедливости ради следует ответить, что основную идею данной теории высказал французский анатом Жозеф Гишар Дювернье, который в 1683 г. предположил, что частота кодируется высотой звука механически, путем резонанса. Как именно происходят колебания мембраны, не было известно до 1940 г., когда Георг фон Бекеши сумел измерить ее движения. он установил, что мембрана ведет себя не как пианино с раздельными струнами, а как простыня, которую встряхнули за один конец. При попадании звуковой волны в ухо вся мембрана начинает колебаться (вибрировать), но в то же время место наиболее интенсивного движения зависит от высоты звука. Высокие частоты вызывают вибрацию в ближнем конце мембраны; по мере повышения частоты вибра­ция сдвигается к овальному окошечку. За это и за ряд других исследований слуха фон Бекеши получил в 1961 г. Нобелевскую премию. Вместе с тем следует отметить, что данная теория локальности объясняет многие, но не все явления восприятия высоты звука. В частности, основные затруднения связаны с тонами низких частот. Дело в том, что при частотах ниже 50 герц все части базилярной мембраны вибрируют примерно одинаково. Это значит, что все рецепторы активируются в равной степени, из чего следует, что у нас нет способа различе­ния частот ниже 50 герц. На самом же деле мы ложем различать частоту всего в 20 герц. Таким образом, в настоящее время полного объяснения механизмов слуховых ощущений пока нет.

Солнечный свет, как и свет любого искусственного источника, состоит из волн различной длины. В то же время любой предмет, или физическое тело, будет вос­приниматься в строго определенном цвете (сочетании цветов). Цвет конкретного предмета зависит от того, какие волны и в какой пропорции отражаются этим предметом. Если предмет равномерно отражает все волны, т. е. он характеризует­ся отсутствием избирательности отражения, то его цвет будет ахроматическим. Если же он характеризуется избирательностью отражения волн, т. е. отражает

Глава 7. Ощущение • 193

преимущественно волны определенной длины, а остальные поглощает, то пред­мет будет окрашен в определенный хроматический цвет.

Ахроматические цвета отличаются друг от друга только светлотой. Светлота зависит от коэффициента отражения предмета, т. е. от того, какую часть падающе­госвета он отражает. Чем больше коэффициент отражения, тем светлее цвет. Так, например, белая писчая бумага, в зависимости от ее сорта, отражает от 65 до 85 % падающего на нее света. Черная бумага, в которую заворачивают фотобумагу, име­ет коэффициент отражения 0,04 , т. е. отражает всего лишь 4 % падающего света, а хороший черный бархат отражает всего 0,3% падающего на него света — его ко­эффициент отражения составляет 0,003.

Хроматические цвета характеризуются тремя свойствами: светлотой, цветовым тоном и насыщенностью. Цветовой тон зависит от того, какие именно длины волн преобладают в световом потоке, отражаемом данным предметом. Насыщенностью называется степень выраженности данного цветового тона, т. е. степень отличия цвета от серого, одинакового с ним по светлоте. Насыщенность цвета зависит от того, насколько преобладают в световом потоке те длины волн, которые определя­ют его цветовой тон.

Следует отметить, что наш глаз обладает неодинаковой чувствительностью к световым волнам различной длины. В результате цвета спектра при объектив­ном равенстве интенсивности кажутся нами неодинаковыми по светлоте. Самым светлым нам кажется желтый цвет, а наиболее темным — синий, потому что чув­ствительность глаза к волнам этой длины в 40 раз ниже, чем чувствительность глаза к желтому цвету. Следует отметить, что чувствительность человеческого глаза очень велика. Например, между черным и белым цветом человек может раз­личить около 200 переходных цветов. Однако необходимо разделять понятия «чувствительность глаза» и «острота зрения».

Остротой зрения принято называть способность различать мелкие и удален­ные предметы. Чем мельче объекты, которые глаз в состоянии видеть в конкрет­ных условиях, тем выше его острота зрения. Острота зрения характеризуется ми­нимальным промежутком между двумя точками, которые с данного расстояния воспринимаются отдельно друг от друга, а не сливаются в одну. Эту величину можно назвать пространственным порогом зрения.

На практике все воспринимаемые нами цвета, даже те, которые кажутся одно­тонными, являются результатом сложного взаимодействия световых волн различ­ной длины. В наш глаз одновременно попадают волны различной длины, при этом происходит смешивание волн, в результате чего мы видим один определенный цвет. Работами Ньютона и Гельмгольца были установлены законы смешивания цветов. Из этих законов два представляют для нас наибольший интерес. Во-пер­вых, для каждого хроматического цвета можно подобрать другой хроматический цвет, который при смешении с первым дает ахроматический цвет, т. с. белый или серый. Такие два цвета принято называть дополнительными. И во-вторых, сме­шением двух не дополнительных цветов получается третий — промежуточный между двумя первыми цвет. Из приведенных выше законов вытекает одно очень важное положение: все цветовые тона можно получить путем смешения трех соот­ветственно выбранных хроматических цветов. Это положение чрезвычайно важ­но для понимания природы цветного зрения.