En su doble condición de físico y filósofo, Gustav Theodor Fechner (1801-1887) se enfrentó desde temprano con el problema de la relación mente y cuerpo, atrapado en el conflicto entre una fisiología mecanicista, que veía el cuerpo como un mecanismo inerte regido por leyes, y una filosofía idealista de la naturaleza, que concebía el conjunto del universo como un ser vivo expresión del espíritu. La solución para Fechner residía en el estudio de la sensación, un proceso que, al depender de los estímulos externos, era a la vez mental y físico. Influido por Herbart, sabía que para desarrollar una ciencia exacta de la mente debía ser capaz de medir los fenómenos mentales. La clave para la medida de las sensaciones estaba en los incrementos de energía estimular, por lo que se dedicó a medirlas de forma indirecta, comparando las que eran producidas por estímulos de diferente magnitud. En sus experimentos, Fechner constató que mientras que el estímulo crece en progresión geométrica, la sensación lo hace en progresión aritmética.
Por ejemplo, en una habitación con una sola bombilla añadir otra casi duplicaría la sensación de luz, mientras que para duplicar la sensación de luz en una con cien habría que añadir miles de bombillas. Así lo plasmó en su libro de 1851 Zend-Avesta: o sobre las cosas del cielo y del más allá, donde se refería a un «nuevo principio de psicología matemática». Dicho principio contenía lo fundamental de su ley psicofísica, formulada poco después apoyándose en los trabajos previos de Ernst Heinrich Weber (1795-1878) sobre los incrementos mínimos de magnitud que tenía que haber entre dos estímulos para que la diferencia fuera detectada (Gondra, 1997).
Tras verificar los resultados de Weber, Fechner publicó en 1860 los Elementos de Psicofísica, donde propuso la ecuación fundamental de la nueva ciencia, conocida como la ley de Weber-Fechner, que expresaba matemáticamente la relación entre la progresión geométrica del estímulo y la progresión aritmética de la sensación. La psicofísica se definía así como la «teoría exacta de las relaciones funcionales o de dependencia entre el cuerpo y el alma o, más en general, entre los mundos corpóreo y espiritual, físico y psíquico» (Fechner, 1860, citado por Gondra, 1997, p. 102). Se dividía en psicofísica externa, que se ocupaba de las relaciones cuantitativas entre sensación y estímulos físicos, y psicofísica interna, que se ocupaba de la relación entre la sensación y el sistema nervioso.
Esta última debía de ser, según Fechner, la base de la primera, pero la neurofisiología de la época, a pesar de su espectacular desarrollo, era insuficiente para semejante tarea, por lo que se centró en la externa.
La fisiología del sistema nervioso encontró ciertamente un gran desarrollo en Alemania con figuras como Johannes Müller (1801-1858), quien proponía que la función del cerebro era asociar la información sensorial entrante con las respuestas motoras apropiadas, o Hermann von Helmholtz (1821-1894), que estudió la velocidad de la transmisión del impulso nervioso midiendo tiempos de reacción. A este respecto, el sucesor de Herbart en la cátedra de filosofía de Gotinga, Rudolf Herman Lotze (1817-1881), que se había formado en medicina antes de hacerlo en filosofía y contaba entre sus maestros a los fundadores de la psicofísica, abriría la puerta para la unión de las investigaciones fisiológicas y psicológicas.
En Inglaterra, en una línea semejante, Alexander Bain (1818-1903) llevaría a cabo una síntesis de las contribuciones fisiológicas de Hartley y asociacionistas de los Mill (James y John Stuart), actualizadas con la fisiología de su época. Fundador de la revista Mind en 1874, que a día de hoy sigue siendo una publicación de referencia, el trabajo de Bain consistiría fundamentalmente en unir la fisiología sensomotriz de Müller con la filosofía del asociacionismo.
Aparcada con Kant la posibilidad de una psicología racional como ciencia del alma a priori, hemos visto cómo la investigación psicológica se orienta fundamentalmente a la parte empírica, inaugurada con el análisis de la mente de Locke. Esta psicología empírica, que en Inglaterra se desarrolla fundamentalmente en la línea de una psicología asociacionista con Hume, Hartley y los Mill, en Alemania presenta, desde Kant, dos grandes posibilidades, no necesariamente excluyentes: la que haría de ella una ciencia pretendidamente exacta mediante la medición y matematización de la mente, en la línea de la psicofísica; y la que la sitúa en la senda de una antropología. A muy grandes rasgos, la primera será la vía que, de la mano de la fisiología, conducirá a la psicología experimental; la segunda, la que enlazando con la filología y las ciencias históricas y al calor del romanticismo y el idealismo, desembocará en la psicología de los pueblos, entendida como una historia del espíritu. Si el proyecto de Herbart se mueve entre ambas, alimentando tanto el trabajo de Fechner y su ley psicofísica como el de Lazarus y su análisis de las representaciones colectivas, el proyecto wundtiano, que arrancará con la fundación de un laboratorio de psicología experimental, tampoco hará de menos a una psicología de los pueblos a la que Wundt dedicará buena parte de sus esfuerzos durante sus últimos veinte años. Pero antes de adentrarnos en esta figura clave, con la que la psicología despegará definitivamente como disciplina universitaria, veremos en los capítulos siguientes brevemente el estado de las ciencias naturales y humanas y sociales, entre las que se irá dibujando una investigación psicológica anfibia y multiforme, que más allá de su lugar en la academia había conquistado ya toda una forma de entender al ser humano.