僅可注意到的差別：韋柏
19世紀3O年代，在萊比錫大學，一位長著鬍鬚的年輕生理學教授正在進行一項與穆勒完全不同的研究。他的名字叫恩內斯特·海因里奇·韋柏。他不用手術刀，也不切開青蛙腿，更不用鋸開兔子的頭，反過來，他要用健康、完整無損的人類志願者做實驗——大學生、城裡人、朋友——還使用一些平凡的工具做實驗，如藥房的小法碼、燈、筆和粗毛衣針。
粗毛衣針？
讓我們來看看韋柏平凡的一天吧。他用磁粉塗黑針尖，讓針垂直下落在一位俯卧在桌上的年輕人沒有穿襯衣的裸背上。針在年輕人的背上留下一個很小的黑點。現在，韋柏請他用一根用類似方法塗黑的針去指那個黑點。這年輕人照著做，碰到幾英寸遠的地方，韋柏就仔細測量兩個點之間的距離，並在筆記本上記錄下來。他在這年輕人的背、胸脯、臂和臉等不同地方一次又一次反覆進行這個實驗。
這樣做了一年後，他打開一把圓規，並在一位蒙上眼睛的男人身體不同的地方把兩支圓規腳撐開按下接觸身體。當圓規的兩支腳張得很開時，志願者知道兩個點都被接觸到了，可是，當韋柏將圓規腳拉得近一些的時候，受試者就很難說出到底是一支腳還是兩支腳都接觸到了身體上，直到在一個臨界點上，他感覺兩支腳就是一支腳。這個臨界的距離，韋柏發現，是根據身體的不同部位而有所變化的。在舌尖上，這個距離不到二十分之一英寸；在臉上，只有半英寸；而在脊樑上，距離為從0-2英寸半不等——其敏感度有50倍的差別，這說明每個部位神經末梢的相對數字有相當大的變化。
韋柏對感覺系統敏感度進行的全部實驗相對都很簡單，但在心理學史上卻是很重要的。這個時候，大部分機械論者都只在進行反射和神經傳遞方面的工作，而韋柏卻在觀察整個感覺系統：不僅僅是器官及其相應的神經反應，而且還有意識對它們的解釋。再說，他進行的實驗是心理學當中最早的真正的實驗；也就是說，他每次只改變一個變數——在這個兩點臨界值測試中，測試的是身體的面積——並且觀察面積在第二個變數當中引發了多少變化——即兩支圓規腳落點之間的關鍵距離。
為了認識韋柏在19世紀30年代進行的這項實驗有何等重要，我們可以考慮這個時期。詹姆斯·密爾連辦公桌都沒有離開就在倡導過於簡單的聯想主義；喬安·弗里德里奇·赫巴特坐在哥丁根大學康德的教席上重複著康德的主張，即心理學不可能成為一門實驗科學；喬安·克里斯托弗·斯波茨海姆在他聲名最顯赫的時候對一群熱切的支持者說，顱相學家可以根據一個人頭顱的形狀判斷他的性格。
韋柏（1795-1878）出生在薩克松尼省的維騰貝格，兄弟三人都成了傑出的科學家，並曾有一陣子一起工作過。威爾海姆是位物理學家，他幫助韋柏進行過接觸研究；埃杜阿是位生理學家，他與韋柏一起發現了迷走神經令人困惑的作用，因為刺激迷走神經的時候，心臟節拍會慢下來。
跟其他許多生理機械論者一樣，韋柏也接受過醫學培訓並在生理學和解剖學研究中找到自己的專業。在他事業的早期，韋柏醉心於確定在身體不同部位引發碰觸感所需要的最低觸知刺激，可很快就進而研究更複雜和更有趣的感覺靈敏度問題。許多年以前，瑞士數學家丹尼爾·伯努利曾有一項敏銳的心理學發現：一位貧窮的人得到一個法朗時，會比一位富人得到一個法郎時感覺更加走運些；從任何數量的金錢中產生的獲得感取決於一個人的經濟地位。這使韋柏形成了一個類似的推斷：我們在兩個刺激之間能夠感覺到的最小的區別——比如，兩隻法碼——並不是一個客觀的、固定的量，而是主觀的，且隨物體的重量而變化。
為了檢測該假想，韋相請志願者先拿起一個法碼，然後再拿起第二個，再說哪一個重些。他利用重量不同的一系列法碼成功地確定了最小的差別——「僅可注意到的差別」（j．n．d．）——這是他的受試者可以感覺到的區別。如他正確地猜測到的一樣，僅可以注意到的差別並不是一個具體不變的重量。第一個法碼的重量越大，他的受試者能夠感覺到它之前的差別越是大；第一個法碼的重量越輕，他們的感覺敏感度也就越高。他後來報告說：「最小可感知差別就是兩個以約39對40的關係擺在一起的重量，即是說，其中一個比另一個重四十分之一。」如果第一個重物重一盎司，則第二個重物的最小可感知差別為四十分之一盎司；如果是10盎司重，則第二個重量的最小可感知差別為四分之一盎司。
韋柏進而對其它感覺系統進行了類似的實驗，以決定，除其它因素以外，兩條線的長度，兩個物體的溫度，兩個光源的亮度，兩個音調的音高等之間的最小可感知差別。在每種情況下，韋柏都發現，最小可感知差別的大小隨標準單位刺激（第二個與之進行比較的那一個）的程度變化而變化，而且，這兩種刺激之間的比率是一個常數。有趣的是，最小可感知差別與標準之間的比率在不同的感覺系統中有很大的差別。視覺是最為敏感的一種，可以區別光線強度的六十分之一。在痛苦的程度上，最小可感知差別為三十分之一；在音高區分中為十分之一；在嗅覺中為四分之一；味覺為三分之一。韋柏以一個簡單的公式總結了這個規律：
δ（R）／R＝k，
這個公式的意思是，在任何感覺系統中，最小可感知刺激（R）和標準刺激強度R之間的比率是一個常數K。這個公式被稱作韋柏定律，是這方面最早的一個定律——生理與心理世界之間準確計量的相互關係。這是實驗心理學家自此以後一直在尋找的那種概括的原型。
神經生理學：馮·亥姆霍茲
1845年、一批年輕的生理學家發起成立了一個小小的協會，即柏林自然學會，以宣傳他們的觀點，即所有的現象包括神經及精神過程，都可以用物理原理進行解釋。這些年輕人早先都是穆勒的學生，其中一位，即杜布瓦·雷蒙德，早先就提出過前面提到過的機械論教條：「除了常見的物理-化學力之外，有機體內不存在別的任何力。」
杜布瓦·雷蒙德給這個學會帶來了一位朋友，就是赫爾曼·亥姆霍茲（1821 -1894），他是駐紮在波茨坦的一個軍團的外科大夫。這位害羞、不苟言笑的年輕人長著一個寬寬的前額和炯炯有神的大眼睛，不管論個性還是地位，他看上去都不太可能成為這個學會激進理論的旗手。可是，在幾年之內，他偏偏就成了這麼一個人。他在神經傳遞、色彩、視覺、聽力和空間感上進行的研究，都清晰地顯示出了支撐精神功能的神經學過程都是物質的，而且能夠通過實驗進行調查。
亥姆霍茲從不認為他本人是位心理學家，他主要的興趣在於物理學。儘管他職業生涯最初的20年很大程度上都獻給了生理學，但他在這個時期的目標，卻是要用感覺器官和神經系統的物理學術語來解釋感知；途中，他對實驗心理學施加了巨大的影響。可笑的是，在他那個時代，亥姆霍茲最著名的科學成就，卻是一件只花了他8天時間，且他自己也認為不值一提的東西——眼底鏡的發明，有了這玩意兒後，醫生們才第一次有了察看活體視網膜的機會。
儘管亥姆霍茲成了他那個時代名列前茅的科學家——他的成就使他贏得了貴族稱號（因此就有了這個「馮」字）——可是，他卻一點也不像他最崇拜的那位科學家，即爭強好勝、陰沉和隱遁的伊薩卡·牛頓。他對同為科學家的同事們既客氣，也慷慨，而且彬彬有禮，而在私人生活當中，他卻是位極為正常的中產階級教授先生，他的傳記平淡如水。父親是波茨坦一所專門學校的哲學和文學課老師，薪水很低，他從父親那裡繼承了古典文學和哲學的深厚根基；經過醫學培訓後，在穆勒的指導下完成了博士論文，並作為一個軍團的外科醫生服役了5年；接到第一份學術職位後，他娶了妻，生了兩個孩子；後成了鰥夫，再娶，又生三子。他的職業生涯由越來越好的大學到越來越好的職位，不斷地研究和寫作以及越來越高的地位和成果構成。他從未捲入名譽權紛爭，且只有一項科學上的爭議。根據記錄，他惟一的愛好就是古典音樂和登山運動。
亥姆霍茲在部隊服役時就開始了他的研究生涯。因為是在和平時期，他有許多的空休時間，因此，他在營房裡搭起來一間實驗室，並在這裡進行青蛙解剖實驗，目的是要支持一種機械主義的行為觀點。他測量了青蛙產生的能量和熱量，並想法以青蛙攝取的食物的氧化量來解釋。今天，這聽起來很是新鮮，可在1845年，許多生理學家都是「活力論者」，他們相信，生命的過程有一部分是由非物質和不可感知的「生命活力」所控制的，而生命活力就是某種後來被稱作靈魂的翻版（說是在所有的生物中都存在的。）
亥姆霍茲堅決反對這種准神秘化的觀點，他寫了一篇論文，名叫「力的守恆」，以他的青蛙數據和他的物理知識為基礎，並於1847年將它提交