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有一次，我收到写一本关于空间能力的书的邀约，内容包括这种能力有什么好处，你是否拥有，以及如何获得它。我回复说，这要么是一本非常简短的书，要么是一本冗长乏味的书。
如果是简短版本的，那么这本书的摘要大致如下：空间能力对于足球、篮球、射击、围棋、曲棍球、科学、数学、工程学、设计、艺术、时尚、舞台布景、编舞、木工和外科手术都很有帮助。如果你能很容易地完成心理旋转任务，那你就可能拥有这一能力。如果不能，那就勤加练习，因为练习可以让你掌握空间能力。
下面是稍长版本的摘要，希望你还没有感到乏味。
首先，我们要破除一则流行心理学的神话：人们不会被分成语言型或视觉型的思考者。语言思维能力和视觉思维能力是非常独立的。你可以两者兼得，也可以两者都不擅长，或者只擅长其中一种。
其次，和语言能力一样，空间能力也不是单一的，它有许多不同的层次。
最后，就像音乐能力和运动能力以及几乎所有其他的能力一样，一些幸运的人似乎生来就有空间能力，但是我们其他人可以通过努力练习去掌握它。对双胞胎的研究表明，遗传和环境对空间能力都会产生影响，这并不奇怪。即使是那些拥有天赋的人也必须努力工作才会取得成功。再强的音乐能力也不会使一个人瞬间成为小提琴大师，再强的运动能力也不能使一个人瞬间成为高飞的跳高运动员，再强的空间能力也不能使一个人瞬间变成建筑大师弗兰克·劳埃德·赖特（Frank Lloyd Wright）或爱因斯坦。专业素质和能力都是非常专业化的，这个道理任何一个组建过棒球队、交响乐团或设计团队的人都知道。体育给我们上了体面的一课：你是带着什么样的能力来到这个世界上的，以及你用这些能力做什么，两者都很重要。要成为一名优秀的跳高运动员、外野手或四分卫，你需要特殊的身体素质、天赋和艰苦训练，缺一不可。
空间能力与空间转换以及其他形式的空间推理密切相关。虽然没有标准化的空间能力测量标准，但是不同版本的心理旋转测试被广泛使用。心理空间操作的其他方法同样如此，如几何类推或想象如何将平面图折叠成一个立体的盒子，或者机械系统的一部分以什么方式移动。其中一些任务如图4-5所示。
图4-5 4种空间推理任务（ 答案见此处 ）
其他的空间能力测量方法运用拼图游戏，或要求参与者找出一个简单的几何图形，如在错综复杂的几何图形中找出一个三角形。有些任务依赖于我们对空间世界的理解。比如，给人们看一张倾斜的空水杯的图片，让他们画一条线来显示杯子里的水位。有些人就会错误地将水位画得与倾斜的玻璃杯底部平行，而不是平行于地面。这个测试的关键是考察参与者是否使用了正确的参考系，即我们生活的世界，即便它并未像玻璃杯一样出现在画面中。
不同的空间能力测量方法在某种程度上是相辅相成的，也就是说，在一种空间能力测量中做得好的人，往往在另一种空间能力测量中也做得好。但并非总是如此，由于缺乏标准化的测量方法，测量结果很难在不同的研究中进行比较或类推。与其说空间能力是一种单一的能力，不如说人们拥有多种空间能力。自然，有许多人尝试去理解各种空间能力，试图给空间能力进行分类，但目前为止，还没有一种分类是令人满意的。仔细想来，这也并不奇怪，要想为体育能力、音乐能力或文学能力进行分类也不是一件容易的事。
我们无法回避性别问题。是的，男性在心理旋转任务上表现得更好一些，在倾斜的玻璃杯问题上也略胜一筹。玩快速动作的电子游戏，也就是男孩更喜欢玩的那种，能提高空间能力测量中的表现。像其他类型的训练一样，玩此类电子游戏减少了心理旋转的性别差异。取消时间限制带来的压力也是如此，但似乎都不能完全消除男性在心理旋转任务上的优势。不过，很多女性在这些任务中的表现超越了男性，正如我们所看到的，这种差异可以用不同的方式去解决。
女性并不打算就这样认命。女性擅长识别物体及物体位置。也许更重要的是，女性从婴儿期开始，就比男性更善于识别人脸和面部表情。同样，这一能力的性别差异并不大，能力水平在性别分布上也有相当大的重叠，也就是说，也有很多男性在这些能力上超越了女性。
有一项令人印象非常深刻的工作，即“天才计划”，这项计划对40万名美国高中生进行了长达11年的抽样调查。学生的空间能力是通过上述测量方法的变体来评估的，其语言和数学能力也使用标准化的测量方法进行了评估。当然，数学能力对于科学、技术、工程和数学（science，technology，engineering and math，简称STEM）的成功是很重要的，但空间能力给予了这些学科额外的提升。这就意味着，当学生的数学能力同样高时，那些空间能力优越的学生更有可能在STEM领域达到更高的教育目标和职业发展。空间与STEM的联系得到了双胞胎研究的进一步支持，研究显示，特定的空间能力与掌握某些数学概念之间存在适度的相关性。其他研究也揭示了空间能力和某些数学能力具有共同的大脑基础。
实验室中的实验结果支持了STEM与空间思维的联系。许多研究表明，空间能力突出的人擅长理解装配流程和机械系统的说明。空间能力好的人也更善于创建装配流程和STEM系统功能的可视化说明甚至口头说明。
空间能力对于STEM领域之外的许多人才和职业来说，应该也是很重要的。舞蹈编排，各种运动以及对运动的指导，设计，艺术，木工，围棋和国际象棋等棋类游戏，外科手术，电影制作……这个列表可以很长。哪些空间能力适合哪些活动？这里有一些零碎但振奋人心的数据。似乎有一些人擅长将空间转换可视化，而另一些人，则擅长将物体的复杂性可视化。当然，也有人两者都很擅长。数学家和物理学家似乎特别擅长物体的空间转换，艺术家则特别擅长物体细节的可视化。设计师似乎两者都很擅长。
更加令人困惑的是，没有一种普遍的空间能力测试能够预测导航能力。能够预测导航能力的方法是自我报告，也就是自己对自我导航能力的评价。对于导航来说，也存在着很小而稳定的性别差异，不过更多的是风格上的差异，而不是能力上的差异。女性倾向于依赖路线进行导航和寻找方向；男性则更多地依赖东西南北这类基本方位。
过去多年，我曾教授一门心理学荣誉课程，班上有一群优秀的学生，他们随后在许多领域都建立了令人惊艳的事业，不仅仅在心理学方面。有一年，我们拼车前往旧金山的探索博物馆（Exploratorium），这是一个奇妙的科学博物馆，拥有出色的心理学实操演示。那是在手机和导航系统普及之前的“远古时代”，我们还要依靠纸质地图。我给一起拼车的司机们画了张草图。其中一司机说：“我不会看地图。”于是我给他写了文字导航，事实证明这个方法也相当有效。我的一位同事是美国国家科学院的杰出院士，就住在离我不远的地方。我告诉她一条开车前往校园的捷径，然而她回答道：“请别把我搞糊涂了。”即使是非常聪明的人也可能在空间思维上出问题。我们会很容易注意到人们什么时候善于表达或者刚好相反，但只有在不寻常的情况下，才会发现某人的空间思维有问题。
空间能力不仅可以得到开发，而且根据美国国家科学院某委员会的说法，我们必须开发空间能力。空间能力是许多职业、任务和活动的基础。众所周知，阅读、写作和算术都是在学校里教授的，但是理解和创造地图、图表、装配流程和操作说明，科学、数学乃至文学、历史、社会科学等学科的可视化解释，要如何教授呢？
答案是：增强空间能力。这是显而易见的，毕竟开发空间能力的过程很有趣！对于孩子和他们的看护者来说，可以选择各种空间游戏：拼图、建筑玩具如乐高和万能工匠
，桌游如飞行棋，电脑游戏如俄罗斯方块等。即使是经常被忽视的电脑游戏，像《侠盗猎车手》（
Grand Theft Auto
）这样的动作游戏，也有助于空间能力的发展，能优化注意力的分配和提升感知的速度。
摔跤对空间思维的要求很高，因为选手们要努力摆脱复杂的擒拿手法。令人意想不到的是，学习和练习摔跤可以提高空间能力。如果其他对空间思维有要求的运动项目也能提高空间能力，那么也就不足为奇了。众所周知，各种运动的专业性与许多空间任务相关。但这些数据并不能告诉我们，究竟是这些运动提高了空间能力，还是那些空间能力更好的人在运动中表现更好。其中的因果关系并不清楚，但很可能是双向的：要想在运动中取得优异的成绩，需要一些空间能力，而获得专业技能的过程又可以提升空间能力。
家长、老师和看护者能做的远远不止提供机会、运动、玩具、游戏等。最重要的是，他们可以用空间对话来丰富孩子的空间经验，唤起孩子对相似性、差异性、对称性、类比性等空间细节和空间关系的关注和比较。与此同时，他们可以使用手势：指着某个细节，使用来回反复的手势进行比较，找出相似性、差异性和类比。可以与孩子玩进/出、上/下、前/后、内/外等对立关系的游戏，使用手势甚至全身的动作来表达这些概念。可以给形状命名，用字母p开头的词，如parallel（平行）、perpendicular（垂直）、perimeter（周长），字母d开头的词，如diagonal（对角线）、diameter（直径），以及其他的词，如area（面积）、circumference（周长）、radius（半径）来描述形状的特征。可以做猜谜游戏：哪个更高、更宽、离你更近？可以测量几乎所有的东西，把鞋子、积木或玩具车按大小排好。
画图也是个好办法。让孩子创造视觉空间表征，当然能让孩子与成人共同完成就更好了。可以从人和物体的高度开始画，然后再创建地图，接下来是展示某物如何运作或人们如何做某件事，以此类推。展示可以在纸上或用手边的任何物体来完成。既可以用条形图展示读过的书或喝掉的牛奶的数量，也可以制作家庭关系网，它们都是精彩的家庭艺术项目。日常生活中还有很多机会：万事万物的形状和大小；身体扭动和移动的方式；蝴蝶和长颈鹿身上的斑点以及建筑物窗户上的图案；蚂蚁、狗和汽车的速度；影子；以及各种紧固件，如搭扣、铰链、钥匙和锁、粘扣、拉链、绳结、螺丝钉和盖子。
当然，这些活动不仅仅是孩子们的活动。对200多份研究报告的仔细分析表明：任何人的空间思维能力都可以通过许多不同的训练方法得到提高。训练的效果是持久的，而且在许多情况下，还会转移到没有直接经过训练的其他空间能力上。这真是充满希望又振奋人心的研究结果。
现在，我们有点儿进退两难。我们知道，有许多空间能力，其中一些似乎是紧密相连的。我们还知道，培训可以提高各种空间技能，而且培训一种空间技能可以提高另一种空间技能的表现。但我们仍然缺乏一种针对空间技能的分类法。
现在，让我们缩小并考虑空间能力的范畴。空间能力似乎是一个从看到做，从感知到行为的连续统一体。许多艺术家和设计师都具有这样的天赋，他们可以看到并经常创造出视觉世界里的微小细节，捕捉面部的轻微不对称、身体和风景的比例和层次、头部的倾斜和道路的弯曲。他们会对这些事物进行判断和比较：哪个更高、更广、更远？团队运动中的天才运动员需要跟踪每个团队中的球员以及球或飞盘的移动情况。哪个更快、更高？头脑中会出现各种各样的想象。想象一个物体在旋转、折叠或拉伸等各种转换的情况下会是什么样子，想象运动场会是什么样子，想象一个运动物体的轨迹，这些空间技能与视觉相关，但在想象中却增加了运动的元素。现在，我们来分析空间和感知中与身体动作相关的技能：想象导航、摔跤、跳远、小提琴演奏、体操表演、编织或打结，这里的连续体是：看、想、做。
从感知到行为的连续体实际上是一个向上的螺旋。感知有助于想象，想象有助于行为，行为有助于感知。换句话说，它们相互依附。你画出微笑、身体或小山的曲线，再回过头来看看现实中的世界和自己画的画，然后不断调整，直到你在观察世界和绘画方面非常熟练，第一次就能做对。因此，你可能会更清楚地看到这个世界。你练习把飞盘扔到你想象中的队友（或你的狗）所在的地方，直到你做对为止。感知和行为之间的这种紧密联系便是空间思维的一个标志。它不仅仅是行为和感知，它还是行动和认知。记住，用手做出画曲线的动作也有助于心理旋转。用手画线和点来绘制示意图有助于人们加强对周围环境的记忆和认知。这种螺旋结构得到进一步强化：感知、行为和认知。
我已经向你们展示了人类大脑可以完成的一些惊人的心理体操。这些心理体操将我们在世界中看到的和脑海中想象的东西转化为无数的想法，从接球、过马路或收拾行李箱所需的基本和平凡的想法，到用于创造宏伟建筑、精彩足球比赛或粒子物理学理论的壮观和神秘的想法。尽管想法是奇妙的，但是建筑、足球比赛和放大的粒子都有这样或那样的物理实体存在。然而，空间思维还有更多的奥妙要揭示。空间思维是我们说话和思考的基础思维，它是关于空间的，但也关于时间、情感、社会关系等。现在，请接着往后看。