奥秘#11 人们为什么不像电梯按钮一样运作
信号越强,反应速度越快,不过会有收益递减,即信号持续增强,而反应速度最后并不会因此变快。信号强度和反应速度之间的这种关系,为皮龙定律。
人们通常有这样的错觉,当你急着赶电梯时,你感觉自己按电梯按钮越用力,或频率越高,或一次性全按,电梯来得越快。虽然我们知道这并不管用,但不知怎的,我们感觉这应该管用。电梯要么有听到你内心的呼唤,要么根本没有。不过,无论你怎么按,电梯到达的时间丝毫不受影响。
毕竟,人类不同于电梯。刺激越强,我们的确反应越快,甚至是在最基本的层次上。红灯越亮,我们刹车越快;发令枪声越响,我们跳得越高。正因为我们这样,我们便认为其他事物,包括电梯,也应如此。
练习
让某个人做一项简单的练习:她必须坐在一个屏幕前面,当她看见闪光时,便需要尽可能快地按一个按钮。如果人们和电梯一样,那么人们按下按钮的时间便不会被闪光的亮度或次数所影响。
不过,人们并不像电梯。闪光越强,我们的确反应更快。实际上,光线强度和平均反应速度遵循着精确的数学公式。该公式叫作皮龙定律,其所表示的对刺激反应时和刺激强度的数学关系如下:
反应时≈R0+kI-β
反应时是从刺激出现到你做出反应的时间。I代表信号强度。R0代表任何形式的最小反应时近似值,为不变量,比如光线到达你眼睛的时间。k和β为常数,取决于具体的环境和个人。不过,无论环境和个人怎么变,该等式的图形都如图1-2所示。
图1-2:刺激强度和反应时关系图
原理
事实上,皮龙定律对光线、声音甚至是味道的强度都适用。[1]它表示的是我们如何处理信号和做决定的基本性规律——刺激和反应之间的本质关系。我们不是二进制系统!光子的实际数量和声波振幅,这些引发我们产生反应的刺激,都会影响我们具体如何产生反应。实际上,刺激强度除了影响反应时,还会影响我们的反应强度(比如我们按按钮的力度)。
皮龙定律告诉我们:当刺激强度较弱时,刺激强度增加很容易使反应速度增快;当刺激强度已经较强时,刺激强度增加则很难再使反应速度继续增快。就像心理物理学里的许多定律一样,皮龙定律同样具有对数性质。反之亦然,当反应速度较快时,你可以很容易让人们慢下来,但很难让他们的反应速度继续加快。
皮龙定律很可能归因于大脑在面对不确定信息时,决策制定的基本方式。虽然你或许知道,那里要么有光,要么没有光,但那仅仅是因为你的大脑已经为你移除了不确定性。在神经层面,一切都是不确定的,因为神经信号里总有噪声。
所以,你在等待闪光出现时,你的神经元决策制定器正监测着嘈杂的信息输入,并在有足够多证据时,才做出判断——“对,就在那里!”从这个角度看,你的反应时其实是神经元收集足够多的证据以证明刺激出现的这段时间。这就是皮龙定律背后的原因。刺激强度越强,提供的证据越多;证据越多,反应时便越会沿着前文所展示的曲线图进行变化。
要知道为什么,不妨这样想:皮龙定律表示的是,随着刺激强度(也就是说,证据累积的程度)增加,反应速度以递减的速率增加。打个比方,刺激强度是你每天的工资,产生的反应是你度过一个假期所需的900美元。如果你每天赚10美元,那你需要90天才能支付得起这个假期。如果你的工资增加5美元,那么你只要60天便能支付得起这个假期——提前了30天。如果你的工资再增加5美元,你只要45天就可以支付得起这个假期——不过这次只提前了15天。你的工资越多,你所需的支付得起这个假期的天数则越少,不过天数缩短的速率也越慢。如果写出其数学表达式,那便成了皮龙定律的一个例子。
延伸阅读
·Stafford,T.,&Gurney,K.G.(in press).The role of response mechanisms in determining reaction time performance:Pieron’s law revisited.Psychonomic Bulletin&Review(in press).
·Luce,R.D.(1986).Response Times:Their Role in Inferring Elementary Mental Organisation.New York:Clarendon Press.关于反应时模型,你可以在这里发现你所需要知道的全部信息。
·Pieron,H.(1952).The Sensations:Their Functions,Processes and Mechanisms.London:Frederick Muller Ltd.在这本书里,皮龙首次提出皮龙定律。
[1] Pins,D.,&Bonnet,C.(1996).On the relation between stimulus intensity and processing time:Pieron’s law and choice reaction time.Perception&Psychophysics,58(3),390–400.