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在他进行遗传天才研究时，其中的一个奇怪发现使他开始考虑到了这个问题：父母不同寻常的孩子一般不那么与众不同。比如，从生理特征上来说，父母很高的孩子倾向于不那么高，不过仍然高于平均值，而父母很矮的孩子却不那么矮，可平均还是比别人矮，这个倾向，高尔顿把它叫做“回归平常”（后来，这个词变成了“回归中间值”）。他希望知道，它在指示遗传力量上有什么意义，以及如何以数学方式表达出来。从表面上看去，这似乎就是一个纯粹的智力谜，但结果，解决这个问题的办法将成为心理学和其它许多学科当中最为有用的研究工具之一。
高尔顿对这个问题考虑了很长一段时间，然后对约3O0名儿童的身高确定了一个“散点方案”。首先，他画一个栅栏，横向的尺度是孩子的高度，垂直尺度为父母的身高（实际上是“中间父母”的身高——每对父母的平均身高）。然后，在每个栅栏的格子里面（特定的某个孩子的身高与某个特定的父母身高之间的交叉点），他填上符合这个条件的孩子们的人数。这张散点图的样子如下所示：
有一阵子，这个图没有给他带来任何启示；接着，一天早晨，他一边等车一边仔细看这个图，突然间，他发现了数字间的规律。如果他画一条线，将任何一组几乎相等的值连接起来，这条线将会描述出一个斜过去的椭圆，其中心点是散点图的中心点（父母和孩子的平均值）。当他这样做，并跨过椭圆画一些线条，将其极点的横点和竖点连接起来时，它们在每个垂直栏上都通过了孩子的平均身高，且在每个横排上通过了父母的平均身高值。该图形状如下所示：
这个椭圆和跨过中间的线条显示了他一直在寻找的关系。在任何给定的父母身高中（“横向正切点轨迹”），孩子的平均身高与中间值（平均值）只有父母身高平均值与中间值偏差的三分之二，换句话说，孩子们已经向中间值“回归了”三分之一。反过来说，对于任何一个孩子的身高来说（“垂直正切点的轨迹”），父母都更加接近中间值了（也就是说，异常孩子的父母没有孩子们那么异常。）高尔顿已经发现了“回归线”这个分析工具。如果孩子们的身高与父母的身高一模一样，两条回归线就会偶合；如果孩子们的身高与父母的身高没有任何关系，则回归线互彼此垂直。而事实是，这两条线相当接近，意思是，在同一情况下的两个变量之间的关系——它们的相关性——约在总量与零之间的某个地方。
那是1886年。10年之后，高尔顿的学生，后来也是他的传记作家，英国生物测定学家卡尔·皮尔逊研究出了一个计算“相关关系系数”的数学平均值——他把它叫做r，代表回归——而不需要再建立散点图。对于任何两组数据，它将会显示出一个相关关系，从1（一种完美的一对一协变关系）到0（没有任何关系），再到——l（完全相反的关系）。到今天为止，皮尔逊法一直是评估相关性的标准方法。在父母孩子的关系中，r系数为0．47（与高尔顿第一次的计算结果稍有不同）：也就是说，孩子们与人口的平均值只有父母的约一半远。
高尔顿对相关性分析的发现，其重要性无论怎么强调都不能算过分。它意味着，无论什么时候，当两个变量朝同一个方向（或者向反方向）改变时，哪怕不是同一种程度，它们也都是相关的，而相关的强度会指示它们之间的关系有多大意义。关系越紧密，它是偶然性的可能性就越小，这种连接的因果关系就越强。一个变量可能是另一个变量的原因（或者是原因之一），反过来亦是一样，或者，它们也许是其它一些原因共同发生和相关的效果。在两种情况下，一种紧密的联系表明可以解释正在研究中的某个现象。在这些数字中，如果没有一个答案，至少有一些线索存在。
（哪怕是紧密的相关关系，严格来说也有可能是“以假乱真的”——即其它一些因素的人为结果。比如，在男人中间，秃头的程度与婚姻时间的长短相关——这不是因为其中的一个因素与另一个因素有什么关系，而是因为年岁与这两个因素都有关系。后来的分析技巧已经能够筛选出这些误导性的相关关系。）
心理学家乔治·米勒在评估高尔顿的发现成果的价值时写道：
协变关系是一个重要的概念，不仅对基因学和心理学是如此，而且对所有的科学探索都同样重要。科学家就是要寻找各种现象的原因；他所发现的一切都是先决条件和必然条件之间的相关关系……高尔顿的洞察力一直，而且还将继续处在现代社会及行为科学广大的伸展地带的中心，对工程师和自然科学工作者同样都有着数不清的用途。
再加上他在重要的方法学上面所做的其它贡献，人们不难看出，尽管高尔顿不是一位深刻的思想家，可是，雷蒙德·番切尔为什么会说：“对现代心理学来说，没有多少人产生过像他这样大的影响。”
高尔顿的矛盾
高尔顿工作的成果却是个矛盾。尽管他在方法学上的许多发明在现代心理学研究中具有至关重要的意义，可是，他的名字对大部分心理学家没有什么意义，而对一般公众更是闻所未闻。他长期于大学氛围之外进行研究工作，没有创立任何心理学学派，没有指导博士论文，弟子也没有几个。另外，他主要的贡献都是研究方法而不是给予人以启发的理论，可世界只记得后者，哪怕真正有创见的研究方法经常是伟大思想的通道。
还有另外一个更大的矛盾。对个人间智力的差别进行测量，这是高尔顿一生的主要目标，它对西方社会产生的巨大影响从目前这个世纪的早期就开始了——可并不是通过他的方法。尽管他想到过，也创立了心理测试，可是，他的名字并未与今天使用的任何测试法联系在一起，在过去的80年内也没有；除了心理学历史以外，如果说还有人记得他的话，那不是因为他是心理测试的创始人，而是优生学的创始人。
在大不列巅，高尔顿是一门个人差别“新心理学”的创立者，可是，几乎没有任何英国心理学家认为他们自己是高尔顿派的。在19世纪晚期，大部分英国实验心理学家都去了德国学习培训，并将冯特过程及理论带回了英国。他们采纳了高尔顿的一些思想和方法学上的发明创造，可是，还是认为他们自己属于冯特派。德国新心理学比在英国享有高得多的声望；这是大学系统内的产物，因而是“纯”科学，而高尔顿的思想和方法学的发明创造却是一位有天才的业余学者弄出来的产品，而且是服务于实践用途的。
高尔顿的影响在美国是很大的，可是，在这里，同样也不是以心理学学派的形式出现的。到上个世纪之交时，许多美国心理学家都成了结构主义学家（冯特式的），他们对个人差别的测量没有什么兴趣。到1905年，功能主义（詹姆斯学派）处于控制地位，可是，尽管他们对高尔顿的许多观点意见一致，可是，他们对自己的称呼远远大于他的心理学，他们认为自己是更高级别的理论学派。许多美国心理学者当中最出名的一些人物，如约翰·杜威、詹姆斯·罗兰德·安吉尔、乔治·H·米德、詹姆斯·麦基恩·卡特尔、爱德华·李·桑代克和罗伯茨·S·伍德沃思，他们都跟詹姆斯一样，将自己的理论建立在心理生存的进化论及其社会等同物，即出人头地的愿望。没有哪个人把自己叫做高尔顿主义者，可是，他们都共有一个实用主义的世界观，因此，他们所有的人都认为高尔顿的测量方法很有价值，因为这些方法对个人间的差别的判定如此实际可行。
人体测量最热情的倡导者是詹姆斯·麦基思·卡特尔（1860－1944）。他出生在宾夕法尼亚的伊斯顿城，在拉弗页大学接受教育，1883年去莱比锡，跟随冯特学习到1886年。他主要的研究兴趣是反应时间，可是，他是个极端独立的青年学生，敢于向冯特就一些关键的方法问题提出挑战：卡特尔提出怀疑，说并不是所有的人都能真正以冯特提出的办法内省的，也就是把反应时间分成感觉、选择等等。结果，卡特尔尽管是冯特的实验室助手，但他只有在自己的住处进行一些实验，因为冯特不允许他在实验室进行不遵守他的内省法的实验。
卡特尔对他检测过的一些人当中不同的反应时间感到兴趣，并在1885年的一篇论文里讨论了这件事，把它看作是“特别兴趣”。次年获取博士学位后，他来到伦敦，遇到了高尔顿，而且，尽管他们年龄相差40岁，他觉得这人十分亲近。他对高尔顿的工作留下了深刻印象——许多年之后，卡特尔称他是“我认识的最伟大的一个人”——在两年时间里，他在南肯辛顿博物馆的“人体测验实验室”里时不时地为高尔顿工作，并熟悉了在这里进行的一些测验。
卡特尔1889年刚28岁，他成了宾夕法尼亚大学的心理学教授（也许是世界上第一位获得这个教衔的人；詹姆斯在哈佛并非授予这样一个头衔，直到次年才授予他心理学教授头衔。）卡特尔收集了一套测试题，约50个，有些是高尔顿的，有些是从费希纳、冯特和其它的来源搞来的，并把其中的十项测验交给学生去测量智力的个体差异。他提出，如高尔顿所说，通过这些测量得出的主要生理特征与智力是相关的：握力、臂膀运动的