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在穆勒有关神经系统的大量发现中，许多都极有利于生理心理学的确立，其中有一项还产生了特别的影响。早期的生理心理学家认为，任何感觉神经都可以传导任何种类的感觉数据到大脑里面，正如一根管子可以传送任何泵入里面的物质一样，可是，他们无法解释，比如说，为什么光学神经只传递视觉图象到大脑里面，而听觉神经也只传导声音。穆勒提出了一套令人信服的理论。每种感觉系统的神经只传递一种数据，或者，如他所言，“一种特别能量或者品质”：光学神经总是，而且也只传递光线感觉，听觉神经总是，也只传递声音感觉，其它的感觉神经总是，也只传递各自的感觉。
穆勒是在对动物进行了一系列的解剖学研究后作出这个结论的——甚至还包括在他自己身上做的一些很小但能起决定作用的实验。当他按压自己紧闭的双眼时，压力不会引起声音、味觉或者口感，但会闪出光线来。他是这么表达自己的理论的：
声音的感觉是听觉神经的特别“能量”或者“特质”；光线或色彩的感觉是光神经的能量；其它各神经亦是如此。每种感觉的神经好像都只能够产生某种决定性的感觉，而不能产生符合其它感觉器官的感觉。根据生理学的许多经过检验的事实来说，没有哪一种可以支持这样一个想法，即一种感觉神经可以承担起另一种感觉神经的功能。对盲人触觉的夸张在今天不能够被称作用手指观察；手指和腹部产生视觉能力只能是个寓言，而举出的一些例子说的确有这样的事情发生，那不过是些骗人的把戏。
换了威廉·詹姆斯，八成会说得更刺耳：“若把视神经的外端末梢接到耳朵上，再把听神经接到眼睛上，我们就该能听到闪电，看见雷声了。”
穆勒虽说口头上十分肯定这一点，可他扪心自问，感觉神经具有的这种专业性是每套神经独特的品质所致呢，还是这些神经所经过的大脑某个区域所为？视觉脉冲传递到大脑某个区域时可能是以视觉形式翻译它们的，而听觉神经有可能是作为声音传递过去的。“现在尚不清楚，”他在《手册》里说，“每根感觉神经的独特‘能量’基本的起因，倒底是位于神经本身呢，抑或是在它与之连接的大脑或者脊椎的某些部件里？”可是，弗楼伦认为大脑各处一致的观点仍然主宰着生理学思想，而穆勒却选择了“特定神经能量”的理论。
然而，他自己的学生当中，有些人在本世纪末继续抱住他产生的怀疑思想，因为他本人也曾诚实地承认了自己的不确定性，并显示，所有的神经传递都具有同样的特征，而且，是大脑末梢的位置决定着由传递创造的经验类型。
不过，穆勒的生理学开始为长期以来一直深感困惑的生理学家和原型心理学家们提供答案了：我们周围世界里的现实是如何成为我们意识中的感觉的？感觉如何工作的详细图景开始显露出来了。这个过程从眼球的光学特性或者耳朵的听觉机制开始（在这两个方面，穆勒曾进行过详细的研究），继而研究传递来自感觉器官的刺激的那些神经，最后研究接受并解释这些神经脉冲的大脑区。古代人认为，任何感知到的东西的最小复制品都会通过空气和神经传递到大脑里面去，而穆勒显示，传递到大脑里面去的东西都是神经脉冲；我们的感觉不是我们周围一些事物的复制品，而是与它们相类似或者同形的东西。如他所言：
感官感觉的直接对象只不过是由神经诱导出来的特殊状态，我们感觉到它们是一些感受，要么是由神经本身产生的，要么是由与感觉有关的大脑某些部件引起的。神经通过外部原因在它们自身产生的一些变化，如外体条件的改变，而让大脑感知到它们自己的存在。
可是，我们如何知道，大脑对传递进来的刺激所产生的反应就一定对应于现实呢？这个问题一直以来就折磨着哲学家和生理学家们，可对于穆勒来说就是易如破竹，迎刃而解了。我们的神经状态以合适和规则的方式对应于物体，比如，虹膜上的图像理所当然就是对外部世界那些东西的忠实反映，而这就是视觉神经传递到大脑中去的刺激。其它感觉器官和它们所传递的信息也是如此。这样，穆勒就解开了由贝克莱和休谟提出来的认识论之迷，并将不可检测的康德认定的范围转变成了可检测和可观察的现实。虽然他的理论在细节上有错误，可是，他的特别能量理论及其最为深刻的含义都是正确的。
仅可注意到的差别：韦柏
19世纪3O年代，在莱比锡大学，一位长着胡须的年轻生理学教授正在进行一项与穆勒完全不同的研究。他的名字叫恩内斯特·海因里奇·韦柏。他不用手术刀，也不切开青蛙腿，更不用锯开兔子的头，反过来，他要用健康、完整无损的人类志愿者做实验——大学生、城里人、朋友——还使用一些平凡的工具做实验，如药房的小法码、灯、笔和粗毛衣针。
粗毛衣针？
让我们来看看韦柏平凡的一天吧。他用磁粉涂黑针尖，让针垂直下落在一位俯卧在桌上的年轻人没有穿衬衣的裸背上。针在年轻人的背上留下一个很小的黑点。现在，韦柏请他用一根用类似方法涂黑的针去指那个黑点。这年轻人照着做，碰到几英寸远的地方，韦柏就仔细测量两个点之间的距离，并在笔记本上记录下来。他在这年轻人的背、胸脯、臂和脸等不同地方一次又一次反复进行这个实验。
这样做了一年后，他打开一把圆规，并在一位蒙上眼睛的男人身体不同的地方把两支圆规脚撑开按下接触身体。当圆规的两支脚张得很开时，志愿者知道两个点都被接触到了，可是，当韦柏将圆规脚拉得近一些的时候，受试者就很难说出到底是一支脚还是两支脚都接触到了身体上，直到在一个临界点上，他感觉两支脚就是一支脚。这个临界的距离，韦柏发现，是根据身体的不同部位而有所变化的。在舌尖上，这个距离不到二十分之一英寸；在脸上，只有半英寸；而在脊梁上，距离为从0－2英寸半不等——其敏感度有50倍的差别，这说明每个部位神经末梢的相对数字有相当大的变化。
韦柏对感觉系统敏感度进行的全部实验相对都很简单，但在心理学史上却是很重要的。这个时候，大部分机械论者都只在进行反射和神经传递方面的工作，而韦柏却在观察整个感觉系统：不仅仅是器官及其相应的神经反应，而且还有意识对它们的解释。再说，他进行的实验是心理学当中最早的真正的实验；也就是说，他每次只改变一个变量——在这个两点临界值测试中，测试的是身体的面积——并且观察面积在第二个变量当中引发了多少变化——即两支圆规脚落点之间的关键距离。
为了认识韦柏在19世纪30年代进行的这项实验有何等重要，我们可以考虑这个时期。詹姆斯·密尔连办公桌都没有离开就在倡导过于简单的联想主义；乔安·弗里德里奇·赫巴特坐在哥丁根大学康德的教席上重复着康德的主张，即心理学不可能成为一门实验科学；乔安·克里斯托弗·斯波茨海姆在他声名最显赫的时候对一群热切的支持者说，颅相学家可以根据一个人头颅的形状判断他的性格。
韦柏（1795－1878）出生在萨克松尼省的维腾贝格，兄弟三人都成了杰出的科学家，并曾有一阵子一起工作过。威尔海姆是位物理学家，他帮助韦柏进行过接触研究；埃杜阿是位生理学家，他与韦柏一起发现了迷走神经令人困惑的作用，因为刺激迷走神经的时候，心脏节拍会慢下来。
跟其他许多生理机械论者一样，韦柏也接受过医学培训并在生理学和解剖学研究中找到自己的专业。在他事业的早期，韦柏醉心于确定在身体不同部位引发碰触感所需要的最低触知刺激，可很快就进而研究更复杂和更有趣的感觉灵敏度问题。许多年以前，瑞士数学家丹尼尔·伯努利曾有一项敏锐的心理学发现：一位贫穷的人得到一个法朗时，会比一位富人得到一个法郎时感觉更加走运些；从任何数量的金钱中产生的获得感取决于一个人的经济地位。这使韦柏形成了一个类似的推断：我们在两个刺激之间能够感觉到的最小的区别——比如，两只法码——并不是一个客观的、固定的量，而是主观的，且随物体的重量而变化。
为了检测该假想，韦相请志愿者先拿起一个法码，然后再拿起第二个，再说哪一个重些。他利用重量不同的一系列法码成功地确定了最小的差别——“仅可注意到的差别”（j．n．d．）——这是他的受试者可以感觉到的区别。如他正确地猜测到的一样，仅可以注意到的差别并不是一个具体不变的重量。第一个法码的重量越大，他的受试者能够感觉到它之前的差别越是大；第一个法码的重量越轻，他们的感觉敏感度也就越高。他后来报告说：“最小可感知差别就是两个以约39对40的关系摆在一起的重量，即是说，其中一个比另一个重四十分之一。”如果第一个重物重一盎司，则第二个重物的最小可感知差别为四十分之一盎司；如果是10盎司重，则第二个重量的最小可感知差别为四分之一盎司。
韦柏进而对其它感觉系统进行了类似的实验，以决定，除其它因素以外，两条线的长度，两个物体的温度，两个光源的亮度，两个音调的音高等之间的最小可感知差别。在每种情况下，韦柏都发现，最小可感知差别的大小随标准单位刺激（第二个与之进行比较的那一个）的程度变化而变化，而且，这两种刺激之间的比率是一个常数。有趣的是，最小可感知差别与标准之间的比率在不同的感觉系统中有很大的差别。视觉是最为敏感的一种，可以区别光线强度的六十分之一。在痛苦的程度上，最小可感知差别为三十分之一；在音高区分中为十分之一；在嗅觉中为四分之一；味觉为三分之一。韦柏以一个简单的公式总结了这个规律：
δ（R）／R＝k，
这个公式的意思是，在任何感觉系统中，最小可感知刺激（R）和标准刺激强度R之间的比率是一个常数K。这个公式被称作韦柏定律，是这方面最早的一个定律——生理与心理世界之间准确计量的相互关系。这是实验心理学家自此以后一直在寻找的那种概括的原型。
神经生理学：冯·亥姆霍兹
1845年、一批年轻的生理学家发起成立了一个小小的协会，即柏林自然学会，以宣传他们的观点，即所有的现象包括神经及精神过程，都可以用物理原理进行解释。这些年轻人早先都是穆勒的学生，其中一位，即杜布瓦·雷蒙德，早先就提出过前面提到过的机械论教条：“除了常见的物理－化学力之外，有机体内不存在别的任何力。”
杜布瓦·雷蒙德给这个学会带来了一位朋友，就是赫尔曼·亥姆霍兹（1821－1894），他是驻扎在波茨坦的一个军团的外科大夫。这位害羞、不苟言笑的年轻人长着一个宽宽的前额和炯炯有神的大眼睛，不管论个性还是地位，他看上去都不太可能成为这个学会激进理论的旗手。可是，在几年之内，他偏偏就成了这么一个人。他在神经传递、色彩、视觉、听力和空间感上进行的研究，都清晰地显示出了支撑精神功能的神经学过程都是物质的，而且能够通过实验进行调查。
亥姆霍兹从不认为他本人是位心理学家，他主要的兴趣在于物理学。尽管他职业生涯最初的20年很大程度上都献给了生理学，但他在这个时期的目标，却是要用感觉器官和神经系统的物理学术语来解释感知；途中，他对实验心理学施加了巨大的影响。可笑的是，在他那个时代，亥姆霍兹最著名的科学成就，却是一件只花了他8天时间，且他自己也认为不值一提的东西——眼底镜的发明，有了这玩意儿后，医生们才第一次有了察看活体视网膜的机会。
尽管亥姆霍兹成了他那个时代名列前茅的科学家——他的成就使他赢得了贵族称号（因此就有了这个“冯”字）——可是，他却一点也不像他最崇拜的那位科学家，即争强好胜、阴沉和隐遁的伊萨卡·牛顿。他对同为科学家的同事们既客气，也慷慨，而且彬彬有礼，而在私人生活当中，他却是位极为正常的中产阶级教授先生，他的传记平淡如水。父亲是波茨坦一所专门学校�