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实验开始前，米尔格拉姆曾对身边的心理学系同事和学生进行了小范围调查，让大家预测一下有多少人会在实验中服从权威，用450伏的电压“杀死”一个陌生人。大部分人认为会这样做的人占全体受试者的比例不会超过10%，还有人认为可能只有1%。然而实验结果令人震惊：在40名受试者中，有26人连续三次用最高挡的450伏电压电击了假扮受试者。在实验过程中，虽然假扮受试者夸张地发出惨叫声、敲击声、跺脚声、求饶声等各种声音，甚至装出抽搐的样子，到最后悄无声息，全身瘫软，但还是有65%的受试者坚持一直电下去，直到被假大学老师告知实验完成才罢手。
后来，米尔格拉姆不断改变实验场景和条件，例如调整真实受试者和假扮受试者之间的距离，改变真实受试者、假扮受试者和假大学老师所处的位置，让多个真实受试者一起参与实验，安排两个假大学老师一起指挥，安排女性真实受试者参与，等等，力图做出更加全面的实验。他前后一共进行了19次实验，随着实验场景和条件的变化，实验结果的数据的确会有所不同，但总体的实验结论却是一致的：多数人会在权威的指示下伤害陌生人。
在这些实验中，米尔格拉姆和他的同事们还观察到了许多值得深入研究的有趣现象：比如，随着假扮受试者痛苦反应的加剧，真实受试者越来越紧张，越来越不自在，这或许说明在真实受试者的内心，伤害他人导致的良心不安与服从权威完成任务的理念正在激烈交锋；又比如，随着真实受试者和假扮受试者的接触程度增加，要求停止实验的真实受试者的占比也会明显增加，当真实受试者完全看不见假扮受试者，且只能透过墙壁听到假扮受试者的声音时，要求停止实验的真实受试者只占全体受试者的35%，而当真实受试者和假扮受试者坐在一起，可以近距离看到假扮受试者所表演的痛苦反应时，要求停止实验的真实受试者的占比增至70%；再比如，降低假大学老师的权威性，安排两个假大学老师和真实受试者待在一起，在实验过程中两个假大学老师对要不要停止实验产生分歧时，要求停止实验的真实受试者的占比也会增加。