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Quantitative visual psychophysics during the period of European enlightenment. The studies of the astronomer and mathematician Tobias Mayer (1723–1762) on visual acuity and colour perception

  • Biographies of Famous Ophthalmologists and Visual Scientists
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Documenta Ophthalmologica Aims and scope Submit manuscript

Summary

During the sixth decade of the 18th century, Tobias Mayer, Professor of Astronomy and Applied Mathematics (Economy) at the University of Göttingen, performed two investigations on quantitative visual psychophysics. He deduced a power law for the dependence of visual acuity on the intensity of light by which the stimulus pattern was illuminated. In his measurements he compared visual acuity determined with single black dots and visual acuity measured with gratings or checkerboard patterns; the latter he considered as the “real” measurement of visual acuity.

Mayer also developed a three-dimensional hexaedric colour space from the definition of subtractive colour mixtures of three primary pigments (red, yellow, blue). This colour space can be considered as the predecessor of the later colour tables of Ostwald and Munsell. Mayer gave a simple quantitative description of each of the 819 hues in his colour space.

Both psychophysical studies developed out of Mayer's interest in practical problems in astronomy and cartography. Mayer's main scientific merits were in the field of astronomy and mathematical geography. His psychophysical studies were performed in the spirit of enlightenment with the a priori assumption that the performance of the human perceptual machinery can be measured quantitatively and that the results are adequately expressed by mathematical rules. Mayer's achievements in the fields of mathematics, physics, astronomy and cartography were recently summarized by the extensive historical research of G.F. Forbes. In the present report a short biographical note precedes the description of Mayer's psychophysical studies.

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References

  • Benzenberg JF. Erstlinge von Tobias Mayer aufs neue herausgegeben. Nebst einigen Nachrichten von seinen Erfindungen und seinem Leben. Düsseldorf: J.C. Schreiner, 1812.

    Google Scholar 

  • Berkeley G. An essay towards a new theory of vision. Dublin: J. Pepyat 1709 In: Luce A.A., Jessop T.E., eds. Berkeley, G. Works, Vol. I, p 141–239. Edinburgh: Nelson, 1948.

    Google Scholar 

  • Birch T. The history of the Royal Society of London. Vol. 3. London (repr. Johnson, New York 1968) 1756.

  • Descartes R. L'homme de René Descartes et un traitté de la formation du foetus (ed. L. de la Forge). Paris: Girard, 1664. German translation in Rothschuh KE. (1969): René Descartes “Über den Menschen (1632) sowie “Beschreibung des menschlichen Körpers” (1648) nach der ersten französischen Ausgabe übersetzt und mit einer historischen Einleitung und Anmerkung versehen. Heidelberg: Schneider 202 p.

    Google Scholar 

  • Eberhardt P. Urkundliche Beiträge zur Jugendgeschichte des Astronomen Johann Tobias Mayer. In: Eberhardt P, ed. Aus Alt-Esslingen. Esslingen: O. Bechtle, 1924, 207–218.

    Google Scholar 

  • Fechner GT. Elemente der Psychophysik. Vol. 1. Leipzig: Breitkopf und Härtel, 1860. Reprint: Amsterdam: Bonset 1964, 336 p.

    Google Scholar 

  • Forbes EG. Tobias Mayer's Opera inedita, 1971. The first translation of the Lichtenberg edition of 1775. London: Macmillan.

    Google Scholar 

  • Forbes EG. The Unpublished Writings of Tobias Mayer. 3 Vols. Göttingen: Vandenhoeck and Ruprecht, 1972.

    Google Scholar 

  • Forbes, EG. Tobias Mayer (1723–62): Pioneer of Enlightened Science in Germany. Göttingen: Vandenhoeck and Ruprecht, 1980; 248 p.

    Google Scholar 

  • Goethe JW. Materialien zur Geschichte der Farbenlehre. In: Goethes Naturwissenschaftliche Schriften, Hrsg. K. Goedeke, Vol. II. Stuttgart, Berlin: J.G. Cotta, 1910; 282 p.

    Google Scholar 

  • Handwerker H. Allgemeine Sinnesphysiologie. In: Schmidt RF, Thews G, eds. Physiologie des Menschen. Berlin, Heidelberg: Springer, 1987; 186–206.

    Google Scholar 

  • Helmholtz H. von. Handbuch der physiologischen Optik, 1866. Hamburg, Leipzig: L. Voss, 2nd ed., 1896; 1334 p.

    Google Scholar 

  • Hering E. Zur Lehre vom Lichtsinn. VI. Grundzüge einer Theorie des Farbensinnes. Ber k u k Akad Wiss, Wien, 1874; 70: 169.

  • Hering E. Grundzüge der Lehre vom Lichtsinn. Berlin: Springer, 1920; 294 p.

    Google Scholar 

  • Hooke R. The Posthumous Works. London: Smith and Walford, 1705.

    Google Scholar 

  • Kommerell V. Tobias Mayer. Mathematiker, Physiker, Astronom. In: Uhland R, ed. Schwäbische Lebensbilder, Vol. 2. Stuttgart: Kohlhammer, 1941; p. 351–66.

    Google Scholar 

  • König A. Die Abhängigkeit der Sehschärfe von der Beleuchtungsintensität. Ber Königl Preuss Akad Wiss 1897; 559–75.

  • Krantz DH. Visual Scaling. In: Jameson D, Hurwich LM eds Visual Psychophysics, Vol VII/4 of Handbook of Sensory Physiology. Berlin, Heidelberg New York: Springer, 1972; 660–89.

    Google Scholar 

  • LaMettrie JO. L'homme machine, 1751. Engl. transl. in: Bussey GC, ed. Man a machine. La Salle: Open Court, 1912; 216 p.

    Google Scholar 

  • Hueck A. Über die Grenzen des Sehvermögens. Müllers Arch Anat Physiol wiss Med 1840; 82–97.

  • Kästner AG. Elogium Tobiae Mayeri, 1763. Göttingen (reprint: Marbach, 1984).

  • Lichtenberg G.Ch. Tobiae Mayeri. Opera inedita I. Göttingen: Vandenhoeck, 1775.

    Google Scholar 

  • Mayer T. Neue und allgemeine Art, alle Aufgaben aus der Geometrie vermittelst der geometrischen Linien leichter aufzulösen; insbesondere wie alle reguläre und irreguläre Vielecke, davon ein Verhältnis ihrer Seiten gegeben in den Circul geometrisch sollen eingeschrieben werden, samt einer kurzen hierzu nötigen Buchstaben-Rechenkunst und Geometrie. Als Erstlinge an das Licht gestellet von Tobias Majern. Mathem Cult Esslingen, 1741.

  • Mayer T. Mathematischer Atlas, in welchem auf 60 Tabellen alle der Mathematik vorgestellt, und nicht allein überhaupt zu bequemer Wiederholung, sondern auch den Anfängern besonders zur Aufmunterung durch deutliche Beschreibung und Figuren entworfen werden, von Tobias Majern. Philomath Augsburg, 1745.

  • Mayer T. Experimente über die Schärfe des Gesichtssines. Göttinger Gelehrte Anzeigen Nr. 47. 20. April 1754; 401–402.

  • Mayer T. Experimenta circa visus aciem. Comment Soc Reg Sci Gottingensis 1755; 4: 97–112.

    Google Scholar 

  • Mayer T. De affinitate colorum (Über die Verwandtschaft der Farben). Göttinger Gelehrte Anzeigen Nr. 147. 9. Dezember 1758; 1385-9.

  • Mayer T. De affinitate colorum commentations, 1758. In: Lichtenberg 1775.

  • Neumann F. Tobias Mayer — Leben und Werk. Marbach, 1983; 40 p.

  • Newton I. Opticks or a treatise of the reflections, refractions, inflections and colours of light, 1730. Reprint New York: Dover Edition, 4th edition, 1952; 406 p.

    Google Scholar 

  • Plateau J. Sur la mesure des sensations physique, et sur la loi qui lie l'intensité de ces sensations à l'intensité de la cause excitante. Bull de l'Acad Roy Belg 1872; 33: 376–88.

    Google Scholar 

  • Roth E, Bernhardt W. Tobias Mayer 1723–1762. Vermesser des Meeres, der Erde und des Himmels, Esslingen a.N.: Stadtarchiv 1985, 182p.

    Google Scholar 

  • Scheerer G. Tobias Mayer - Experiments on visual acuity. Spatial Vision 1987; 2: 81–97.

    Google Scholar 

  • Stevens SS. Mathematics, measurement and psychophysics. In: Stevens, S.S. (ed) Handbook of experimental psychology. New York: Wiley, 1951; 1–49.

    Google Scholar 

  • Stevens SS. The psychophysical law. Psychol Rev 1957; 64: 153–181.

    Google Scholar 

  • Plateau J. Über die Messung physischer Empfindungen und das Gesetz, welches die Stärke dieser Empfindungen mit der Stärke der erregenden Ursache verknüpft. Poggendorfs Annalen der Physik und Chemie, 5. Reihe 1873; 30: 465–76.

    Google Scholar 

  • Roth E. Tobias Meyer - ein beinahe vergessenes Genie. In Beiträge zur Eandeskunde, Beilage zum Staatsanzeiger Baden-Württemberg Nr, 5, 1985; 1–6.

  • Weber EH. Über den Raumsinn und die Empfindungskreise in der Haut und im Auge. Ber Königl Sächs Akad Wiss, Math-phys-Classe 1852; 85–164.

  • Wolff Ch. Vernünftige Gedancken vom Gebrauche der Theile in Menschen, Thieren und Pflantzen, den Liebhabern der Wahrheit mitgetheilet, 1725. Frankfurt/Leipzig: Renger. Reprint Hildesheim: G. Olms 1980; 746 p. (Gesammelte Werke 1. Abt.: Deutsche Schriften, Vol 8).

    Google Scholar 

  • Wundt W. Grundzüge der physiologischen Psychologie. 4. Ausgabe, Vol. 1, Leipzig: W. Engelmann, 1893; 600 p.

    Google Scholar 

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Grüsser, O.J. Quantitative visual psychophysics during the period of European enlightenment. The studies of the astronomer and mathematician Tobias Mayer (1723–1762) on visual acuity and colour perception. Doc Ophthalmol 71, 93–111 (1989). https://doi.org/10.1007/BF00163464

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