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再有一种知觉研究风格。那就是心理物理学，它也只是研究心理过程而已。费希纳及其追随者如我们所见的，测量了感觉临界值（最微弱的声音、光线、或者一位受试者可以感觉到的其它刺激）和在两种刺激之间“仅仅能注意到的差别”。当这样一些研究接触到有意识的心理过程时，心理物理学家们并没有针对受试者如何注意到一个刺激，或者如何判断差别说点什么，他们只是紧贴着客观数据——刺激的强度和受试者在感觉或者没有感觉到一种刺激，或者两种刺激之间的某个差别时所说的话。因此，心理物理学在行为主义处于鼎盛时期时还可以接受，当时，感觉还为人们所忽视，因为它假设，对世界的重新存在于思维之中，这是行为主义者们所排斥的。
可是，心理物理学被一种长期的问题所困扰：受试者在他们的回答中前后不一。如果在好几次给定同样的临界值刺激，他们有时候会看见或者听到，有时候又看不到或者听不到。如果低于受试者临界值的某种强度的光线慢慢地增高强度，他可能开始在某个既定的水平上看到它，可是，如果是在这个临界值之上发出这种光线，然后减低光线强度，他可能在某个不同的水平上看不到这种光线。
为了解决这个问题，心理学家J·A·斯威茨于1961年提出，应把信号检测和信息论这些工程概念引入心理物理学，心理学家们在二战期间开始接触这些概念了。斯威茨及其同事甚至给他们的方法取了一个名称，它反应了工程学的非人格性和客观性——信号检测论。它首先认为，由任何信号激发的神经元的数量一定总是有一些随机的变化的，进入神经系统的“噪音”（无关和偶然的激发）数量也是有随机变化的，这种理论可能通过统计理论来纠正这些变量。第二，它认为，受试者在任何尝试中所作出的反应有一部分是由他的预期和尽量增大回报，尽量减少代价这种企图所决定的，这些变量可以通过决策理论加以解释。
尽管“决策”听上去像是心理活动，可是，“信号检测论”却是在思维之外的，它按照纯数学参数预测正确及不正确反应的或然性。信号检测论是心理物理学的重大进步，也是今天的实验方法中标准库中的一部分，可是，它只关心知觉的某些客观结果，对知觉如何形成没有投下理解之光。
然而，这期间，一小批心理学家却早已开始探索知觉的内部或者认知方面了。他们是唯心论者，但不是形而上意义上的唯心论者。反过来，他们遵循詹姆斯、弗洛伊德和比奈的传统，相信较高级的心理过程是心理学的中心所在，而且可以通过实验的方法进行了解的。
在1897年，就在桑代克及其他人开始转向动物实验学和后来成为行为主义心理学的东西时，一位叫做乔治·斯特拉顿的美国心理学家进行了一项人性化和明显是认知性质的知觉试验。在一个星期的时间里，他一刻不停地戴着一种可以使整个世界倒过来的眼镜。一开始，他四处走动和拿东西时非常困难，致使他经常闭起眼睛，依靠触摸和记忆力帮助他。可是，到第5天的时候，他已经开始自如地进行活动了，到这个星期末尾的时候，他感觉到事物就在他看见的地方，有时候，他觉得这些东西“就是正放着的，而不是倒过来的样子”。最终，当他取下眼镜时，一切都令人迷惑。有好几个小时，他发现自己取东西时是在朝错误的方向伸手；然后，他又重新掌握了这些东西实际上在正常看起来的时候是在什么地方的。实验很明显地显示，空间知觉，至少在人类中，有些部分是通过学习得来的，因此可以重新学习。
这些发现虽然令人惊讶，可是，本世纪初期的几十年中，大部分心理学家的世界观都是反唯心主义的，没有任何人去欣赏斯特拉顿的工作，几乎也不存在认知型的知觉研究，直到半个世纪以后。可是，到40年代，好几种不相关的、认知方向上的心理学分支——弗洛伊德心理学、格式塔心理学、性格研究和尚未成熟的社会心理学——也在不断地获取力量，一些认为这些理论很对自己心思的心理学家也对知觉采取了与心理生理学和心理物理学不同方法的研究。
在美国和其它一些地方，有些人重新发现了斯特拉顿的工作，并进行了新的视觉－扭曲实验。1951年，奥地利心理学家依沃·科勒尔说服志愿者花50天的时间透过棱镜眼罩看世界，这种眼罩可使他们的视野向右偏转10度左右，并使垂直线稍有弯曲。他的受试者在几天的时间里感觉到，世界很不稳定，走路和做一些简单的事情也有困难，可是，一星期至十天之后，大部分东西在他们看来都恢复正常了，几星期之后，一位志愿者甚至可以溜冰了。跟斯特拉顿一样，他们在取下眼罩后感觉到方向不明，可后来迅速恢复了正常现力。
其它一些心理学家把长期以来一直受到冷落的错觉研究又恢复起来了，到50年代，错觉研究又成了炙手可热的研究项目。图21中最为显眼的主观三角形是1950年由意大利心理学家吉坦罗·堪尼萨发明的。它只是用来调查视觉心理过程的许多新错觉图象中的一个。还使用了一种特别的错觉来探索心理对模糊人物的解释。下面这个经典的图案是1930年由波林发明的，人们可以按自己的意愿随便看这幅图，它可以是一个老巫婆朝观察者这里稍为侧了一点身，也可以是脸稍稍转开了的一位少妇。
人们能够在两种意义模糊的、不同的图象，或者在一些像鲁宾花瓶之类的人物——背景可反向模型中看到两种意义模糊的不同图象的能力，不能被已知的任何生理机械理论所解释，英国心理学家斯图尔特·安斯迪斯说，不过，它是较高级的知觉过程的结果。［有些知觉研究者把这种反向效果归结为神经饱和（视网膜对一种图象感到疲劳，因而另一种图象就替代了原来的图象）。可是，这无法解释为什么我们可以自由地在两种图象之间随意转换。」思维能够接受40和50年代由一些知觉心理学家发明的“不可能的事物”，或者会因此而感到惊讶也是同一个原因。我们在下面举几个这样的例子。是思维，而不是视网膜、视觉神经，也不是神经皮层的一些特殊细胞在解释这样一个提示，它认为这是一个物体的图片，同时又觉得在现实世界里不可能存在这样一个东西。
另一个对知觉的认知研究方法是由几位美国心理学家们想出来的，他们从40年代开始想办法发现需要、动机和心理设定对知觉产生影响的方式。在这方面比较出色的两位领头人，哈佛大学的杰罗姆·布鲁纳和里奥·波士特曼让小孩子们看一些玩具和简单的积木，这些积木的高度都是3英寸。然后，他们请孩子们判断这些东西的大小，孩子们认为玩具要高些。在这些实验的后面，他们对孩子们说，他们可以把玩具留下来，可过一会儿后又说不行。当这些玩具眼看着到不了手时，孩子们看这些玩具甚至比原来还大些。其他一些研究者请饥饿和不饿的受试者估计食品大小时，饥饿的人看到的食品比不饿的人看到的食品大些。这些实验以及类似实验表明，需要、欲望和挫折会影响知觉。
按照同一时代的其它一些研究，性格方面的有些特点也是如此。在维也纳接受过教育然后来到美国的心理学家艾尔丝·弗兰克尔－布兰斯维克给一组孩子评定了种族偏见的级别，她认为这种特点与生硬的“权力主义人格类型”有紧密联系。然后，她给孩子们看一幅画着狗的图片，然后是一系列过渡性的图片，狗的图象慢慢变成了一只猫。在偏见上评得高分的孩子倾向于在更长时间内认为这些图片是一只狗，不像那些偏见得分低的孩子更有弹性。当她请孩子们辨认一系列颜色发生了从一种深度到另一种深度的变化的图片时，情形也是这样。
40年代和50年代对知觉进行的另外一些认知研究还探索了“知觉型防御”——对看见某些令人倒胃的东西产生的心理抵抗。研究者利用速转实体镜在屏幕上很快地闪动一些单词（百分之一秒左右），然后发现，受试者能够辨认出来的中性词多于禁忌词。当实验者为男性，受试者为女性时，效果最为明显。有一个小组用速转实体镜显示出一些与成就相关的词汇，如“竞争”和“掌握”，还有一些中性词，如“窗户”和“文章”；通�