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现在，请判断图4-1中成对的F、R和5是相同的还是彼此镜像的。然后，想想你是怎么做出这一判断的。
图4-1 镜像判断
1971年，心理旋转（mental rotation）大张旗鼓地进入大家的视野。当你要判断成对的F、R或5是相同的还是彼此镜像时，是有一种直觉的，这是一种非常不同的决策方式。这与“苏格拉底是人，所有人终有一死，苏格拉底会死”的决策逻辑完全不同，与决定看哪部电影或是否要购买一只狗完全不同。判断是否相同或镜像和计算“5+7”得到12更为相似，因为数学思维中包含了一层空间思维。也许你可能已经做了我下面要讲的，想象一个心理标尺，数字从左边的1开始水平移动，每个数字都有一个垂直的短线刻度，每逢5和10，刻度线会稍微长一点。我的思维滑到5，然后到10，然后再向右2个刻度得到12。
心理旋转显然是一种视觉空间转换，有人把它比作观看物体在空间中旋转。让我们了解第一个极具戏剧性的研究细节。这项研究使用的不是字母或数字，而是几组10个连在一起的立方体，每组立方体都有两处弯折，每一个方向都不同，这让这些立方体组合既不容易被描述，也不容易实现心理旋转。在不同的角度观看，这些立方体组合会呈现为不同的图形，无论是在平面上还是在深度上。当旋转这些图形到相同的角度时，会发现有一半是相同的，另一半则是镜像的。接连好几天，研究人员给参与者看了许多组这样的图形，一半相同，一半镜像。每组图形之间的角度差从0度到180度不等。经过多次练习，一些参与者在完成这项任务时已经非常熟练。他们的表现非常稳定，很少出错。
有趣的是，这项研究所关心的是：两个图形之间角度差的大小是否影响参与者判断图形相同或镜像的反应时间。一个判断的方法是进行心理旋转，把每组两个图形旋转到相同的角度，然后“看看”它们是重叠的还是错开的。如果人们确实在心理上把这些图形旋转到相应的角度，那么这两个图形的角度差越大，人们就需要越长的时间来做出反应。事实正是如此。研究人员设计了12个不同角度差的组合，从0度到180度不等，产生了12个数据点，并将其标记在一条直线上，可以看到随着角度差的增加，反应时间也在增加。这就好像大脑中有一个不断旋转的转盘，只要在上面放个形状，接下来就会启动它。然而，这种关于大脑的惊人主张被证明过于简单化了。
在当时这个领域的背景下，心理旋转的发现尤其引人注目。认知革命
将心理学从行为主义的桎梏中解放出来，开始允许人们对心智进行探讨。其面临的挑战是（现在仍然是）：要通过把心智置于客观世界中来展示心智中正在发生的事情。然而，思维领域曾经（而且在很多方面仍然）被语言所主宰。让人们读或听、说或写，然后从话语中推断他们的想法，这是很容易的。而且，当人们思考时，他们认为自己是在用语言进行思考。那么如何研究空间视觉、听觉、嗅觉或触觉的意象？如何让语言走出大脑，进入可以被客观观察到的世界？语言无法公正地处理图像中的信息。画画也是行不通的，很多人很难画出大脑中的图像。还有很多人说他们的大脑中根本没有图像，所以空间思维和视觉思维也无法与主观经验联系在一起。执行空间、视觉或听觉任务的反应时间提供了一种将思维带入客观世界的方法。在心理旋转这一情境下，一个连续的空间过程完美地预测了时间。
这一重要发现似乎暗示人们能够像真的看着这些图形旋转到一致的角度一样，在心理层面上旋转它们。然而，也有一些智力非常好的人无法轻易地完成这项任务，其中几个人中途退出了实验。另一些人说，他们并未顺利地完成心理旋转，而是一部分一部分地来回看。眼动数据证实了这些报告，人们的注意力在图形的各个部分之间来回移动，就像是在一部分一部分地检查两个图形。当然，这仍然属于视觉空间推理，即便它是零散的，而不是整体的。在一系列空间能力测试中，那些眼动测试和主观经验报告表明使用整体心理旋转的人，比那些使用部分比较的人表现更好。从这个实验开始，心理旋转任务的变量就成为衡量人们空间能力的主要指标之一。很快我们还将对空间能力做更多的探讨。
心理旋转，即以不同的方向想象眼前的事物，不仅仅是实验室里研究的一项神秘技能。躺着时，识别不垂直的物体时，以一个奇怪的角度阅读时，我们都会使用这项能力。我们用心理旋转来解决谜题，整理架子和抽屉，打包手提箱，组装自行车，组装家具，或者把钥匙插进锁里。外科医生、水管工、电工、足球教练、篮球运动员、数学家、物理学家、时装设计师、室内设计师、城市规划师、建筑师、园丁、消防员等更多的人在工作中经常使用心理旋转和其他形式的空间推理。当然，在游戏中也会使用。但是即便不擅长心理旋转，你也无须忧心。要知道，心理旋转可以通过很多方式来完成，比如部分的而非整体的旋转，或者反复尝试。更重要的是，虽然有些幸运的人似乎天生就具有这种能力，但仍可以通过最普通的方式获得它：练习。此外，律师、记者、历史学家、会计、管理者、哲学家、诗人和译者在工作中似乎也并不需要心理旋转。
通过观察人们尝试心理旋转任务，可以明显看出心理活动和身体活动之间的密切联系。当人们试图解决心理旋转问题时，许多人会自发地旋转他们的手，就像旋转一个物体一样。这样做的话，他们会判断得更快、更准确。通过练习，在心理旋转任务中表现得更好时，他们通常就会停止借助手部的旋转动作。由此可以推测，身体旋转有助于心理旋转的内在化。在其他研究中，参与者在解决心理旋转问题时需要顺时针或逆时针旋转一只轮子。当手动旋转的方向与心理旋转的最佳方向相同时，心理旋转速度更快、更准确。但当手动旋转为反方向时，心理旋转的次数和错误都会增加。更多的证据表明，心理活动类似于身体活动，来自神经影像学的研究表明心理旋转激活了大脑的运动区域。心理活动不仅与身体活动相似，事实证明，身体活动还有助于相应的心理活动的执行。