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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
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Cooper（1976）在另一项研究中显示，心理旋转与物理旋转一样，本质上都是连续的。她的论证如下。她测定了每个人的心理旋转速度。为了做到这点，她给被试呈现了一个特定朝向的多边形。该多边形被移走后，要求被试开始在心理上将图形沿顺时针方向旋转。在他们执行的时候，一个测试图形（该多边形或者是其镜像）以某种朝向呈现。如果该测试图形的朝向与被试的视觉表象所期望的朝向一致的话，他们的反应时就会很快。而当测试图形的实际朝向与视觉表象期望的朝向间差异增大时，回答的反应时也变长。
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这些结果尤其说明了心理旋转同物理旋转是一样进行的。如果你在一张纸上画一个图形并慢慢地将这张纸旋转180度的话，这张画将经过一些中间的朝向：10度、20度，等等。这些也在Cooper（1976）的研究中类似地出现，旋转的图像也经过了朝向的中间角度。
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自Cooper里程碑式的研究之后，其他认知心理学家也已对人们是否运用以及如何运用心理旋转，识别以特殊角度呈现的物体进行了研究。例如，请看图8-7a与图8-7b中描绘的物体。你是如何识别出图8-7a与图8-7b其实是同一样东西呢？一种可能是，你在心理上旋转图8-7a的表象，直到它到达如图8-7b中所描绘的典型的或标准的朝向。Tarr和Pinker（1989）以及Gauthier和Tarr（1997a，1997b）提供了心理旋转存在于识别相似的具有不对称性的二维图形中的证据。相反，Biederman和Gerhardstein（1993）则坚持认为，当人们观察三维物体（或它们的透视图）时，只要该物体区别于其他的几何元素（最基本简单的几何成分，可参见图3-10）仍然可辨的话，人可以不经心理旋转就认出该物体。这场争论延续至今。然而，我们注意到争论的双方都运用了用来解释知觉现象的概念和模型。
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图8-7 两个视角下的一把椅子
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认知心理学：认知科学与你的生活（原书第5版） 8.2.2 表象扫描
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到目前为止，我们所涉及的研究都表明人们能够构建和改变视觉表象。这一事实同时也显示表象在许多方面都类似于图像：它们包含视觉信息，对这些信息的改变方式也类似于对图像的改变。由Stephen Kosslyn完成的另一个系列的研究则考察了表象的某些空间特性。这一系列的研究一般会要求被试首先构建一帧视觉表象，然后从表象中的一个位置到另一个位置对其进行扫描，这一加工过程称为表象扫描（imaginal scanning）。其思想是，人们扫描所花费的时间揭示了表象在表征诸如位置和距离等空间特性时所采用的某些方式（Finke，1989）。
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在一项研究中，Kosslyn（1973）让被试学习如图8-8所示物体的图片。注意，这些图片都被垂直或水平地拉长了，并且每一个物体都包含了三个易于描述的部分：两端与中间。在最初的学习阶段之后，告诉被试构建其中一张图片的表象，然后“寻找”某一部分（例如，花的花瓣）。告诉其中一些被试首先注意表象的某一部分（比如，上部或者左部）然后再开始审视，寻找指定的部分。结果表明，指定的端点与该部分所在位置之间的距离越大，被试用于判断他们先前所寻找的部分是否在画中的时间也越长。因此，比如说，告诉被试构建花的表象并从画的底部开始扫描，那么“发现”花瓣（在画的顶部）要比“发现”叶子（在画的中部）耗时更长。据此可以推断，个中的原因是构建的视觉表象保存了画面的空间特征：画面中某些在空间上分离的部分在表象中也是分离的。
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图8-8 Kosslyn 1973年研究中采用的刺激
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然而，这个研究的结果并不非常清楚。例如，Lea（1975）提出，也许反应时增加并非是因为表象中距离拉大的缘故，而是因为表象中必须扫描的项目数量。请看在花的例子中，如果被试从底部开始扫描，在他最终抵达花瓣的进程中，会扫描花的根部和叶部，而达到叶部则只需经过根部。Lea报告了支持这一解释的结果。