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资料来源：Shepard, R. N.,& Metzler, J.（1971）. Mental rotation of three-dimensional objects.Science, 171, p.701.Copyright©1971, American Association for the Advancement of Science. Reprinted with permission.
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Moyer（1973）也提出相似的问题并且发现，当两个对象（在他的研究中是动物）的区别非常大时，人们回答得更快。这一效应被称为象征-距离效应（symbolic-distance effect），其运作方式如下。在其他条件相同的情况下，你回答“一条鲸鱼和一只蟑螂哪一个更大”的速度比回答“一头公猪和一只猫哪个更大”这一问题的速度更快。有趣的是，这种反应时模式在人们观察现实客体时同样也会获得（Paivio，1975）。也就是说，即使不是通过视觉表象而是看着真实的动物或者动物的照片，你也会更快地回答第一个问题。这一结果表明，表象至少在一些方面同图片的功能是一样的。如若人们仅是提取言语信息的话（例如，从一个诸如第7章中描述的语义网络系统中提取），那就很难解释这样的结果模式。
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认知心理学：认知科学与你的生活（原书第5版） 8.2.1 表象的心理旋转
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前面的研究表明，人们制造并使用视觉表象以回答某些特定的问题以及完成特定的任务。它们同样表明，被制造的表象具有一定的类似图片的性质（尽管我们将会看到，这一结论引起了激烈的争论）。而在这些结果报道的同时，其他研究表明，人们不仅会制造表象，显然还可以在心理上改变它们。
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这类研究中最著名的一个是由Shepard和Metzler（1971）完成的。他们给被试呈现透景线画的三维物体（图8-2呈现了其中的例子）。在每次测试中，被试将看到两张图。在一些情况下，这两张图描绘的是同一个客体，只是其中一个旋转了一定角度。而在另一些情况下，这两张图是镜像的颠倒效果图，换言之，这两个物体虽然相似但不是同一个。镜像有时也经过了旋转，使用的旋转类型既有在纸平面上的（即，如同图片在页面上旋转），也有深度上的（即，如同物件正朝着或远离观察者旋转）。Shepard和Metzler发现，被试判断两张图是描绘了同一物件还是一个镜像的颠倒所需要的时间与两图间的旋转角度成正比关系。
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图8-3显示了实验的结果。旋转角度与被试的反应时之间的对应关系有力地揭示了被试是使用图像的心理旋转（mental rotation）来完成这项任务的。此外，被试对纸平面或深度方向上的旋转判断时间是相同的。这表示他们是在心理上旋转三维的图像，而不仅仅是二维的图片。如果仅是二维的话，那么他们的表现就会随着是在图形所在的平面或是在深度上旋转而有所不同。
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图8-3 Shepard和Metzler（1971）研究的结果
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资料来源：Shepard，R. N.，& Metzler，J. （1971）. Mental rotation of three-dimensional objects. Science，171， p. 701. Copyright©1971，American Association for the Advancement of Science. Reprinted with permission.
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Cooper和Shepard（1973，1975）后来的研究表明，被试还可心理旋转更多的可识别刺激，例如字母表中的字母或者手绘的图画。在一项研究中（Cooper & Shepard，1973），有时在实验刺激出现之前先给被试呈现一个测试用的字母图片以及一个提示测试刺激旋转朝向的线索。如果这两个线索呈现得足够早（例如，在实验刺激出现前1 000毫秒），那么被试对所有角度旋转的表现都是一样的。图8-4描绘了该试验的实验条件，而图8-5则是实验的结果。
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图8-4 Cooper和Shepard 1973年的实验设计
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资料来源：Cooper，L. A.，& Shepard，R. N. （1973）.The time required to prepare for a rotated stimulus.Memory and Cognition，1，p. 247. Copyright©1973，Psychonomic Society，Inc. Reprinted with permission.
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注意图8-5中曲线的形状，它表明被试在顺时针方向与逆时针方向上都可以进行表象的心理旋转，具体采取哪一个方向仅取决于哪个方向旋转的角度较小。这些结果与Shepard和Metzler（1971）的不同（图8-3与图8-5可以进行比较），这可能是因为字母具有一个熟悉的“直立”姿势，而Shepard和Metzler采用的线形图片则不然。顺便要说的是，反应时间的峰值出现在180度的一个原因可能是被试不确定应从哪个方向旋转这个图形，因此而犹豫。
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这些实验中的被试究竟是心理旋转整个刺激，还是只关注某些部分？为了回答这个问题，Lynn Cooper（1975）设计了一个研究，给被试呈现一些如图8-6所示的不规则的多边形。这些多边形是由任意数量的点连接而构成的，越多的点即构成越复杂的多边形。被试首先练习区别两个多边形是同一的还是镜像。接着，呈现给他们不同旋转角度的同一多边形或者是镜像的图形，并要求他们判断此图形是同一的还是镜像。
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Cooper（1975）发现，反应时再次随着旋转角度的增加而直线上升，并且所有多边形的旋转速率都是相同的，与它们的复杂度无关。如果被试只是关注多边形的某些部分，那么他们的表现受多边形复杂度的影响也应是不同的。然而事实并非如此，可见被试是对整个多边形作心理旋转，在对待非常简单的多边形与对待非常复杂的多边形时采用的方式完全一致。
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图8-5 Cooper和Shepard 1973年研究的结果
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资料来源：Cooper，L. A.，& Shepard，R. N. （1973）.The time required to prepare for a rotated stimulus. Memory and Cognition，1，p. 248. Copyright©1973，Psychonomic Society，Inc. Reprinted with permission.
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图8-6 Cooper 1975年研究采用的刺激