베버의 법칙
1. 소개
생물학 및 심리학 관련 용어.
생리학자 E. 베버가 이야기한 것으로, 중학교 생물 시간에 다들 한 번씩 들어봤을 법칙이다. 착시와 함께, 인간의 감각 혹은 지각을 다루는 주제에서 꼭 나오는 말인 "물리적 자극과 심리적 지각 사이에는 괴리가 있다"와 관련된 사례다.
베버는 1800년대 초에 최소식별차(Just Noticeable Difference; JND)를 일으키기 위해 필요한 물리적 자극의 강도의 증가가 다른 자극 수준들에 걸쳐 일관된 방식으로 변한다는 것을 발견했다. 그는 더 낮은 강도 수준에서 JND를 일으키기 위해서는 더 높은 강도 수준에서보다 더 작은 강도 변화가 요구된다고 보았다. "I" 를 자극의 강도, 상수 "k" 를 베버 소수(Weber's fraction)라고 하면, 다음의 수식이 나온다.
$$k = \frac{\Delta I}{I}$$
즉, '''자극 강도상의 변화값을 최초의 강도와 비교한 값'''이 바로 베버 소수이며, 이 수가 작을수록 JND를 일으키기 위해서는 더 작은 변화만이 요구되기 때문에 더 나은 식별 능력을 가질 수 있음을 의미한다. 베버 소수는 동물종에 따라, 사람에 따라, 자극의 유형에 따라 서로 다른 값을 갖는다. 이것이 의미하는 바는 관찰자들의 심리적 반응을 결정하는 중요한 인자는 자극 변화의 절대적 크기가 아니라 상대적 크기 내지 비율이라는 것. 또한, 한 사람이 여러 종류의 물리적 자극에 대해 동일한 민감도를 갖고 있지 않다는 것이다.
이처럼 베버는 실제로 자극의 성질이 상호간에 n배의 관련성이 있다고 하더라도 심리적 지각에 있어서는 n배만큼 차이를 느끼지 못할 수 있다고 보았다. 외부의 물리적 조건과 내부의 심적 지각 사이에 괴리가 생기는 부분. 감각의 세계에 이런 사례는 그야말로 수두룩하다.
중요한 점이 있다면 역치와는 별로 관련성이 없다. 역치, 즉 절대역(absolute threshold)은 어떤 감각에 대한 인간의 탐지역과 관련이 있다.[1] 쉽게 말해 역치는 사람들에게 보일랑말랑, 들릴랑말랑한(…) 자극들을 어디까지 탐지할 수 있는지 연구된다.
2. 사례
정신물리학(psychophysics)에서 베버의 법칙은 역치 이상(suprathreshold)의 자극들 사이의 차이역(difference threshold)을 비교할 일이 있을 때 자주 적용된다. 즉 베버의 법칙은 '''충분히 보이는, 충분히 들리는 두 자극들이 똑같게 들리나 다르게 들리나'''의 문제를 연구하는 것.
베버의 법칙은 유용하고 설명력이 있지만 그 나름의 한계도 갖고 있어서, 이후 페흐너나 스티븐스 같은 다른 학자들에게 계속해서 보완되었다. 페흐너는 심리적 강도와 자극의 강도 사이에는 로그함수의 관계가 성립한다고 보았으며, 스티븐스는 세 가지 서로 다른 경우[2]가 있다고 생각하고 멱함수를 도입할 것을 제안하였다.
만일 이도저도 모르겠다면 '''"실재하는 물리적 세계와 개인이 지각하는 세계는 서로 다를 수 있다"''' 정도만 기억하더라도 베버의 법칙의 의의를 충분히 이해했다고 말할 수 있다. 사실 착시 현상도 바로 이 점 때문에 과학자들이 그렇게 달려들어서 연구한 것이다.[3] 또 하나의 의의는 뇌속에서 벌어지는 일들을 수치화했다는 점이다.
이 문서에서는 생물학/심리학 비전공자인 대학생 수준을 잠정적으로 독자로 설정해서 상당히 거칠고 간략하게 설명했다. 보다 정확한 지식을 얻고 싶다면 위키피디아나 전공서적을 참고하면 좋다.