为了检测该假想，韦相请志愿者先拿起一个法码，然后再拿起第二个，再说哪一个重些。他利用重量不同的一系列法码成功地确定了最小的差别——“仅可注意到的差别”（j．n．d．）——这是他的受试者可以感觉到的区别。如他正确地猜测到的一样，仅可以注意到的差别并不是一个具体不变的重量。第一个法码的重量越大，他的受试者能够感觉到它之前的差别越是大；第一个法码的重量越轻，他们的感觉敏感度也就越高。他后来报告说：“最小可感知差别就是两个以约39对40的关系摆在一起的重量，即是说，其中一个比另一个重四十分之一。”如果第一个重物重一盎司，则第二个重物的最小可感知差别为四十分之一盎司；如果是10盎司重，则第二个重量的最小可感知差别为四分之一盎司。
韦柏进而对其它感觉系统进行了类似的实验，以决定，除其它因素以外，两条线的长度，两个物体的温度，两个光源的亮度，两个音调的音高等之间的最小可感知差别。在每种情况下，韦柏都发现，最小可感知差别的大小随标准单位刺激（第二个与之进行比较的那一个）的程度变化而变化，而且，这两种刺激之间的比率是一个常数。有趣的是，最小可感知差别与标准之间的比率在不同的感觉系统中有很大的差别。视觉是最为敏感的一种，可以区别光线强度的六十分之一。在痛苦的程度上，最小可感知差别为三十分之一；在音高区分中为十分之一；在嗅觉中为四分之一；味觉为三分之一。韦柏以一个简单的公式总结了这个规律：
δ（r）／r＝k，
这个公式的意思是，在任何感觉系统中，最小可感知刺激（r）和标准刺激强度r之间的比率是一个常数k。这个公式被称作韦柏定律，是这方面最早的一个定律——生理与心理世界之间准确计量的相互关系。这是实验心理学家自此以后一直在寻找的那种概括的原型。
神经生理学：冯·亥姆霍兹
1845年、一批年轻的生理学家发起成立了一个小小的协会，即柏林自然学会，以宣传他们的观点，即所有的现象包括神经及精神过程，都可以用物理原理进行解释。这些年轻人早先都是穆勒的学生，其中一位，即杜布瓦·雷蒙德，早先就提出过前面提到过的机械论教条：“除了常见的物理－化学力之外，有机体内不存在别的任何力。”
杜布瓦·雷蒙德给这个学会带来了一位朋友，就是赫尔曼·亥姆霍兹（1821－1894），他是驻扎在波茨坦的一个军团的外科大夫。这位害羞、不苟言笑的年轻人长着一个宽宽的前额和炯炯有神的大眼睛，不管论个性还是地位，他看上去都不太可能成为这个学会激进理论的旗手。可是，在几年之内，他偏偏就成了这么一个人。他在神经传递、色彩、视觉、听力和空间感上进行的研究，都清晰地显示出了支撑精神功能的神经学过程都是物质的，而且能够通过实验进行调查。
亥姆霍兹从不认为他本人是位心理学家，他主要的兴趣在于物理学。尽管他职业生涯最初的20年很大程度上都献给了生理学，但他在这个时期的目标，却是要用感觉器官和神经系统的物理学术语来解释感知；途中，他对实验心理学施加了巨大的影响。可笑的是，在他那个时代，亥姆霍兹最著名的科学成就，却是一件只花了他8天时间，且他自己也认为不值一提的东西——眼底镜的发明，有了这玩意儿后，医生们才第一次有了察看活体视网膜的机会。
尽管亥姆霍兹成了他那个时代名列前茅的科学家——他的成就使他赢得了贵族称号（因此就有了这个“冯”字）——可是，他却一点也不像他最崇拜的那位科学家，即争强好胜、阴沉和隐遁的伊萨卡·牛顿。他对同为科学家的同事们既客气，也慷慨，而且彬彬有礼，而在私人生活当中，他却是位极为正常的中产阶级教授先生，他的传记平淡如水。父亲是波茨坦一所专门学校的哲学和文学课老师，薪水很低，他从父亲那里继承了古典文学和哲学的深厚根基；经过医学培训后，在穆勒的指导下完成了博士论文，并作为一个军团的外科医生服役了5年；接到第一份学术职位后，他娶了妻，生了两个孩子；后成了鳏夫，再娶，又生三子。他的职业生涯由越来越好的大学到越来越好的职位，不断地研究和写作以及越来越高的地位和成果构成。他从未卷入名誉权纷争，且只有一项科学上的争议。根据记录，他惟一的爱好就是古典音乐和登山运动。
亥姆霍兹在部队服役时就开始了他的研究生涯。因为是在和平时期，他有许多的空休时间，因此，他在营房里搭起来一间实验室，并在这里进行青蛙解剖实验，目的是要支持一种机械主义的行为观点。他测量了青蛙产生的能量和热量，并想法以青蛙摄取的食物的氧化量来解释。今天，这听起来很是新鲜，可在1845年，许多生理学家都是“活力论者”，他们相信，生命的过程有一部分是由非物质和不可感知的“生命活力”所控制的，而生命活力就是某种后来被称作灵魂的翻版（说是在所有的生物中都存在的。）
亥姆霍兹坚决反对这种准神秘化的观点，他写了一篇论文，名叫“力的守恒”，以他的青蛙数据和他的物理知识为基础，并于1847年将它提交给了柏林物理学会。他的论点是，所有的机器都遵守能量守恒的法则，因此，永恒的运动是不可能的。然后，他说，在有机界事情也是这样的，生活活力因为没有能量来源，因此是违反这条法则，因而也是不存在的。简短地说，他把生理学建立在牛顿力学的立场上。这篇文章使他赢得了很高的声望，使普鲁士政府不再要求他服兵役，而让他在柏林艺术科学院当解剖学讲师，一年以后又指派他担任哥尼斯堡大学的生理学教授。
在余下的二十多年时间里，亥姆霍兹大部分时间都投入了对感觉和感知生理学的研究当中。（从那时起，他认为自己主要是柏林大学的一位物理学家。）
他的第一个历史性的研究成果是测量了神经脉冲在神经纤维上的传递速度。他的老师穆勒跟同时代的大部分生理学家一样采纳了伽伐尼的神经脉冲电本质说，认为神经系统有点像一卷连续的电线，电流以极高的速度在里面流动——根据一种猜测是几近光速。可是，亥姆霍兹的朋友杜布瓦·雷蒙德早已从化学上分析过神经纤维，并提出，这些脉冲不一定全是电流，而是电化学形式，若如此，其速度则相对较慢。
亥姆霍兹在他于哥尼格斯堡大学的实验室里着手测量青蛙运动神经的脉冲速度。因为在当时瞬时计还不太容易弄到——当时第一台瞬时计尚在开发过程中——他只好搞些发明创造，把一台检电计绑在青蛙腿上（运动神经搭在上面），这样，一根在旋转鼓上画直线的指针会显示电流通到神经上半端时到青蛙腿踢蹬一下之间的时间。了解了刺激与足肌之间的距离之后，亥姆霍兹就能够计算神经脉冲的速度；实验证明，这个速度相当慢，约为每秒90英尺。
他还测量了人类受试者神经脉冲的速度。他请志愿者在感到他从脚趾或者大腿上施放的一阵轻微电流时，立即举手示意。这些实验得出的数字从每秒165－330英尺不等，可是，亥姆霍兹认为这些数字没有从青蛙腿上得出的数字准确可靠。有关人体测试的某些东西倾向于有很大的可变性。
一开始，他发表于1850年的结果并不为人广泛接受，它们太难于相信了。生理学家们仍然相信，在神经系统里面流动的，要么是非物质的活力，要么是电流，而亥姆霍兹的数据却支持不同的理论，也就是说，神经脉冲由复杂的粒子运动构成。另外，他的发现与常识也相悖。我们好像感觉到手指或者脚趾一碰就有感觉的，我们只要想移动手指或脚趾，它们立即就动了起来。
可是，他的证据是无法反驳的，最初抵抗一阵子后，他的理论最终还是赢得了广泛的认同。如果他没有做别的任何事情，光是这一点就可以使他成为心理学史上永垂不朽的人，因为这个发现所铺平的道路，如艾德温·波林所言：“是实验心理学今后所有的工作都必须走的，如精神活动及反应时间的测时法……它使灵魂回到了时间里，它把无法说清的东西测量出来了，实际上捕捉住自然科学的劳作中最基本的意识代理人。”
话分两头，我们在此稍作迂回，超前看看18年后，在亥姆霍兹所研究的旁系里一个重要的研究：测量较高级思维过程速度的第一次尝试。
一位荷兰眼科医生名叫弗兰西斯科斯·孔奈尼亚斯·东德斯（1818－1889）受到亥姆霍兹研究的启发。他没有任何心理学背景，可是，他想，因为神经脉冲需要时间传递，较高级的精神活动也许也需要时间。他提出假设，刺激与有意识的反应之间发生的延迟，一部分是因为神经传递，另一部分也是因为思维过程所占的时间。
东德斯于1868年设计并进行了一次想象的实验，以检测他的假想，并测量工作中的精神活动。这让受试者对一句无意义的话作出反应，如ki，以越快越好的速度重复它。在旋转鼓上记录轨迹的指针会把反应放大成两个ki之间的震动，两个微动之间的距离会成为时间延迟的度量。
在最简单的情形下，受试者知道将会听到什么样的声音，也知道如何作出正确的回答。