作《心理学原理》一书有关记忆力的一章时，他希望检测“功能”心理学家们仍然相信的一个古代人的信仰，即记忆跟肌肉一样，它是可以通过练习来加强的，而且，记忆任何事情因此就会不仅改善对被记忆材料的记忆力，而且会增强记忆所有材料的能力。詹姆斯怀疑这一点，便让自己当了受试者。在8天时间内，他背诵了维克多?雨果《讽刺》一诗的158行，每行平均约花50秒的时间。然后，他开始背诵弥尔顿的《失乐园》。在38天的时间内，他每天花90分钟时间进行背诵，直到背诵完全诗（798行）。如果练习的理论是正确的，这个长时期的努力应该能够极大地加强他的记忆力。他又回到《讽刺》一诗，并背诵了158行──发现每行背诵的时间比第一次多花7秒时间。练习并没有增强他的记忆力，反而减缓了，至少是暂时的。（他让几位助手重复这个实验，结果大致相同。）一项在两千多年的时间内被广泛接受的的心理学理论，而且到今天为止还有很多外行人相信的东西被彻底驳倒。可是，詹姆斯自己的实验对他的心理学思想来说只是一个来源，而且是一个很不起眼的来源。他把在哲学和生理心理学领域读到的书全部利用起来；1882—1883年在欧洲呆了半年多时间访问各大学，参加实验室活动，听各种讲座，与几十位著名的心理学家和其它科学家们会谈；与他们定期通信，并收集了对不正常思维和正常思维在催眠、药物或者压抑情形下进行的临床研究材料和报告。
他通过内省得到了许多主要的见解和推想，这个极为不同的来源与冯特和学生所说的内省法有很大的差异。在詹姆斯看来，通过冯特内省法捕捉和分离思维过程中的一些单个元素是一定会失败的：“正如一片雪花落在热手上就不再是一片雪花，而只是一滴落物一样，在我们想抓住某个正在结束的关系的感觉时，会发现我们抓到的是某种实在的、固体的东西，通常是我们发出来的最后一个单词，如果从静态的角度来看，而且以其功能、趋向，特别是在句子中的意义来看，经常就消失得没有了。在这些情形之下，内名分析的办法事实上就像是抓住某个旋转着的东西束感受它的运动，或者试图飞快地打开煤气灯，以看看黑暗是个什么样子。”
可是，他觉得，博物学家的内省法──按照我们自己的思想和感觉实际上的样子来观察它们──可以告诉我们很多有关精神生活的东西。在詹姆斯来说，这是最为重要的调查方法，他把这些方法定义为“搜寻我们自己的脑海并报告在那里的发现”。（他是在指有意识的心理活动的内省。当时，他自己和其他心理学家都不知道，我们的心理活动有多大的一部分是在意识之外发生的。）
这样的内省法需要精神集中和实践，因为内在的状态一个接一个挨得很近，经常还混合在一起，因而很难把被此区分开来。然而，詹姆斯说，这是可行的，他把这个比作感官司感觉。正如人们可以看到的实践一样，人们可以通过仔细观察，命名然后给外在的物体分类而达到与探索内在现象一样的目的。确切一些说，当时，关于这一点是否可能是有一个古典问题的。有意识的思维可以观察外部的物体，可是，它如何观察它自己的？是否有第二个意识来观察第一个意识？我们如何知道这样的第二个意识是存在着的──我们也能观察到它吗？如何观察到它？詹姆斯对这些复杂问题有一个答案：内省实际上就是立即回忆；有意识的思维会向回看，并报告它刚刚体验的事物。
他承认内省是很困难，也容易出错。当感觉飞速地发生
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