С 1921 г. Николай возглавил лабораторию психофизики в Психоневрологическом институте, и первые его научные работы посвящены этой науке[31]. Несмотря на то, что традиционно курс психологии в России читался на историко-филологических отделениях университетов как часть философии, лаборатории экспериментальной психологии впервые появились на медицинских факультетах. Оборудование их состояло из измерительных приборов – от измеряющего силу динамометра до приборов, фиксирующих быстроту реакции. «Психология медных инструментов» пришла в Россию из Германии, из лаборатории, которую Вильгельм Вундт открыл в Лейпциге в 1869 г. Уже в 1860—1870-е годы психиатры Иван Михайлович Балинский (1827–1902) в Военно-медицинской академии в Петербурге и Сергей Сергеевич Корсаков (1854–1900) в психиатрической клинике Московского университета стали приобретать за границей отчасти на собственные средства аппаратуру для психологических измерений. А в 1885 г. невролог Владимир Михайлович Бехтерев (1857–1927) после стажировки у Вундта создал первую психологическую лабораторию в Казани. Оборудование Бехтерев частично закупил в Лейпциге, а кое-что смастерил сам и с помощью сотрудников. В лаборатории, в числе прочих приборов, имелись большая модель головного мозга, краниограф (для измерения объема мозга), пневмограф (для записи дыхания), рефлексограф и рефлексометр (для регистрации коленного рефлекса и его силы). Собственно психологические эксперименты в лаборатории были относительно редки и проводились исключительно на пациентах психиатрической клиники. Ученики Бехтерева тестировали пациентов с разными диагнозами, экспериментировали с гипнозом, измеряли скорость психологических реакций в разное время суток. У Вундта учился и немецкий психиатр Эмиль Крепелин, один из создателей «нозологического» направления. Убежденным последователем Крепелина, сторонником экспериментально-психологического направления в психиатрии считался Александр Николаевич Бернштейн. В целях более точной диагностики болезни он и его ученики и создавали и опробовали собственные психологические тесты[32].

Получив доступ к отцовской лаборатории, Николай стал там засиживаться. Для начала он решил проверить сформулированый Э.-Г. Вебером еще в XVIII в. закон, пожалуй, один из немногих в психологии, который выражался математической формулой. Согласно этому закону, чтобы человек воспринял увеличение стимула, его интенсивность должна находиться в определенном отношении к первоначальной величине, быть функцией этой величины (конечно, в определенных пределах):

Δ J ÷ J = const, (l ≤ J ≤ L)

В середине XIX в. физик и философ Г.-Т. Фехнер ввел в эту закономерность еще один элемент – ощущение. Он подставил вместо константы изменение ощущения – величину дельта S – и получил уравнение, связывающее величину ощущения с величиной стимула. Проверить или опровергнуть этот закон пытались многие: видимо, им казалось, что именно таким образом устанавливаются незыблемые истины, получается твердое, подобное математическому, знание о душевной жизни.

Через несколько месяцев Бернштейн уже провел психологические эксперименты, в которых участвовали 45 испытуемых от 8 лет до 51 года, «в числе которых были дети легко-дебильные и нормальные, курсанты, студенты, педагоги и профессора» (последним, видимо, был его собственный отец). Пятьсот измерений он сделал только для того, чтобы выяснить, как зависит восприятие еле заметных различий между кругами разного диаметра от величины диаметра. В этих опытах выяснилось[33], что восприятие различий описывается показательной функцией е