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米尔格拉姆准备考察，当权威人物的命令会对他人造成伤害时，人们会在多大程度上选择服从。他对参与实验的被试情况进行了如下描述：
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被试为40名男性，年龄介于20岁到50岁之间，来自于纽黑文及其周边社区。被试是通过报纸广告和直接的邮件邀请招募的。那些同意参与实验的被试认为自己只是参加耶鲁大学一个关于记忆和学习的实验。被试样本的职业来源十分广泛，主要有邮局职员、高中教师、售货员、工程师以及工人等。被试受教育水平从小学未毕业，到拥有博士学位或专业学位不等。实验付给被试4.5美元的报酬。但研究者告知被试，这4.5美元只是对他们来到实验室的报酬，无论之后发生什么，这钱都是他们的。
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（Milgram， 1963：372）
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主试诱导被试相信，这是一项关于惩罚对学习的影响的研究。但事实上，实验旨在研究服从，并需要三人参与：不知情的真正被试，扮演老师；一个实验助手，假装是主试；另一个助手，假装成另外一个被试，扮演学生（受害者）。扮演主试的助手是一位31岁的高中男教师，穿着实验室工作服，在整个实验中表情冷漠、行为严肃。扮演学生的助手是一位47岁的男会计，举止温文尔雅，招人喜欢。
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实验要求真被试扮演老师，以电击来惩罚犯错的学生。主试通过假的指导语告诉被试将要发生什么。指导语是这样的：
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我们想了解不同的人之间，如老师和学生，究竟有怎样的相互作用，以及在这种情境下惩罚对于学习的作用。因此，今晚在这里我想请你们其中一位来扮演老师，而另一位扮演学生。你们中有没有谁比较偏向于扮演某个角色？
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（Milgram， 1963：373）
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接下来，真被试与助手扮演的假被试从帽子里抽签决定谁扮演老师，谁扮演学生。但这一过程是事先设计好的，真被试总是抽到老师，助手则总是抽到学生。然后，两人被带到隔壁的房间，扮演学生的助手被绑到一张椅子上，手腕连接电极。主试告知真被试，电极与隔壁房间的电击装置相连，“尽管电击会非常疼痛，但不会造成永久性的组织损伤”（Milgram， 1963：373）。米尔格拉姆对电击装置描述如下：
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电击装置的仪表盘由水平排列的30个控制杆开关组成。每个开关都清楚地标明了相应的电压，从15伏到450伏不等。由左至右，以15伏为单位递增，且每四个开关为一组予以明确的文字标注，依次是：轻微的电击、中等的电击、较强的电击、很强的电击、猛烈的电击、极为猛烈的电击、危险：严重的电击（在“严重的电击”之后的两个开关简单地标注了XXX）。
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（Milgram， 1963：373）
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扮演老师的真被试被带到控制电击装置的房中并接受主试的指导，当学生在词汇联想测试中答错一次就对其电击一次。并且学生每错一次，老师就要将电击强度增大一级。学生则通过应答设备进行回答；但实际上提供的是标准化的答案，其中包括一些常见的错误答案。当电击强度达到300伏时，学生会猛烈地撞击墙壁，之后便不再有任何动静。如果扮演老师的被试有任何不愿继续进行实验的表现，主试就会以坚定而礼貌的语气，使用标准化的提示（督促）来要求被试继续。这些督促包括：
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督促1：请继续。
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督促2：实验要求你继续。
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督促3：继续进行是绝对必要的。
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督促4：你别无选择，你必须继续。
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（Milgram， 1963：374）
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在“督促4”使用之后实验便会结束。实验一结束，主试立即与被试面谈，进行事后说明。米尔格拉姆对此描述如下：
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实验一结束，主试便采用开放式问题、投射测验和态度测量等方法与被试进行面谈。面谈之后，为了确保被试以良好的精神状态离开实验室，主试还会采取一系列的措施。例如，安排被试与“受害者”友好地和解，并尽力缓解被试因为实验而产生的紧张情绪。
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（Milgram， 1963：374）
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该研究最主要的因变量是被试拒绝继续进行实验时所使用的最大电击量。其他的观测指标包括通过单向玻璃进行的观察和对异常行为的记录。大部分实验过程都有录像记录。在其论文的结果部分，米尔格拉姆首先描述了他在实验前是如何请他人对可能的实验结果进行预测的：
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向耶鲁大学心理学专业的14名四年级学生提供了一份描述实验情景的详细资料，请他们认真思考，并预测100名假想被试的行为。更具体地说，是要求他们描绘出“100名不同职业、年龄在20岁到50岁之间的美国人”处于实验情景中时，服从行为的分布图。
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（Milgram， 1963：375）
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所有的受访者都预测只有极少数的人（最多3%）会使用最大强度的电击，即450伏。而米尔格拉姆的同事预测，就算有，也只是少数人会使用超过“很强的电击”水平的电压。实际的实验结果表明，被试对权威的服从远超过预期。40名被试中，有26名（65%）服从于主试的指示进行到了最后，施加了最大强度的电击（450伏）。所有被试施加的电击强度都达到了300伏（猛烈的电击）。40名被试中，只有5名拒绝施加超过300伏的电击，还有4名在增加一档强度后拒绝继续进行实验。总共有14名被试违抗了主试的命令。实验结果也显示，被试的确相信了实验设置的情景。在事后的面谈中，让被试对“你对学生施加的最后几次电击给他造成了多大痛苦”进行14点的评分（14分对应“极度痛苦”）。被试的平均回答为13.42分。另外还发现，实验使得被试非常紧张。实验中，被试的紧张表现为不由自主地笑、出汗、颤抖、口吃、呻吟以及使劲地掐自己等。
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米尔格拉姆指出其研究结果中有两个方面令人惊讶。首先，服从的程度远超过预期，并且这一点在实验前的调查中也没有预料到。其次，没有预料到实验过程会使得被试极度紧张。米尔格拉姆解释如此极端的服从可能是由若干因素引起的。例如：实验是在被试心目中很有威望的耶鲁大学进行的；实验被认为是与学习有关，为此是值得尝试的；被试是自愿参与实验的，他们自觉有义务服从主试。
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米尔格拉姆（1963）研究的反响
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