本文最初发表于 Knowable杂志。
与许多研究人们如何从一个地方到另一个地方的科学家一样，大卫·乌特尔（David Uttal）也是一个方向感不太好的人。“我13岁那年，在一次童子军徒步旅行中迷路了，迷失了整整两天半，”这位西北大学的认知科学家回忆道。他至今方向感依然很差。
世界上像乌特尔这样的人比比皆是——也有他们的反面，那些似乎总是确切地知道自己在哪里以及如何到达目的地的人。科学家们有时通过让某人指向一个看不见的地点——或者更具挑战性的是，让他们想象自己身处别处，并指向第三个地点——来衡量导航能力，而一些人在这方面比其他人做得更好，这一点显而易见。
“人们永远不会完美，但他们可以精确到个位数度，这已经非常精确了，”坦普尔大学认知心理学家诺拉·纽科姆（Nora Newcombe）说，她共同撰写了2022年《发展心理学年鉴》中关于导航能力如何发展的文章。但另一些人，在被要求指出目标方向时，似乎只是随意地乱指。“他们完全不知道它在哪里。”
虽然很容易证明人们在导航能力上存在差异，但科学家们发现要解释原因要困难得多。不过，导航研究界现在正充满新的兴奋。通过利用虚拟现实和GPS追踪等技术，科学家们能够观察成百上千，甚至数百万人在复杂空间中寻找方向，并衡量他们的表现。尽管仍有许多东西有待学习，但研究表明，在某种程度上，导航技能是由成长环境塑造的。
培养导航技能
一个人所处环境的重要性在近期一项关于遗传学在导航中作用的研究中得到了强调。2020年，伦敦玛丽女王大学（Queen Mary University of London）发展心理学家玛格丽塔·马拉奇尼（Margherita Malanchini）及其同事比较了2600多对同卵和异卵双胞胎在虚拟环境中导航的表现，以检验导航能力是否会遗传。他们发现，确实如此——但只在适度程度上。相反，对人们表现贡献最大的因素是遗传学家所谓的“非共享环境”——也就是说，每个人在生活中不断积累的独特经历。看来，优秀的导航者大多是“后天造就”，而非“天生”的。
由伦敦大学学院（University College London）认知神经科学家雨果·斯皮尔斯（Hugo Spiers）领导的一项大规模实验，让研究人员得以一窥经验和其他文化因素可能如何影响寻路技能。斯皮尔斯和他的同事与电信公司T-Mobile合作，开发了一款手机和平板电脑游戏《海报探险》（Sea Hero Quest），玩家需要驾驶船只在虚拟环境中导航，寻找一系列检查点。该游戏应用程序要求参与者提供基本的人口统计数据，全球近400万人这样做了。（该应用程序不再接受新参与者，除非是研究人员邀请的。）
通过该应用程序，研究人员能够通过玩家到达所有检查点所行驶的总距离来衡量其寻路能力。完成游戏的某些关卡后，玩家还需要向他们的出发点射击信号弹——这是一个类似于指向看不见地点的“推算导航”测试。然后，斯皮尔斯和他的同事就可以将玩家的表现与人口统计数据进行比较。
他们发现，有几种文化因素与寻路技能相关。来自北欧国家的人导航能力往往稍好，这可能是因为在这些国家，结合了越野跑步和导航的定向越野运动很受欢迎。乡村居民的平均表现优于城市居民。而在城市居民中，来自街道网络更混乱的城市（如欧洲老城区）的人，比来自芝加哥这样街道呈规则网格状的城市的人表现更好，这可能是因为网格城市居民不需要构建复杂的心理地图。
这些结果表明，个人的生活经历可能是决定其导航能力好坏的最大因素之一。事实上，经验甚至可能是一些最一致的发现——也是陈词滥调——的根源：男性往往比女性表现得更好。事实证明，这种性别差距更多地是文化和经验问题，而不是天生能力问题。
例如，在性别平等方面最好的北欧国家，导航方面的性别差异几乎为零。相比之下，在女性在独自探索环境方面面临文化限制的地区，如中东国家，男性在导航方面远远优于女性。
玻利维亚亚马逊地区一个传统的原住民社区——奇马内人（Tsimane）的研究也支持了这种文化方面以及经验的重要性。亚利桑那州立大学（Arizona State University）的人类学家海伦·伊丽莎白·戴维斯（Helen Elizabeth Davis）及其同事给305名奇马内成年人佩戴了GPS追踪器，以测量他们三天内的日常移动距离，结果发现男性和女性的移动距离没有差异。他们在《认知科学专题》（Topics in Cognitive Science）上报道称，男性和女性在指向看不见地点方面的能力也同样娴熟。甚至儿童在这个导航任务上也表现得非常出色——戴维斯认为，这是因为他们成长在一个鼓励孩子广泛探索森林的文化中。
然而，大多数文化都不像奇马内人那样，女性和女孩往往对探索更为谨慎，这出于个人安全的合理原因。她们不仅在导航方面的经验较少，而且对安全或迷路的担忧也直接影响着导航。“焦虑会妨碍良好的导航，所以如果你担心个人安全，你就是一个糟糕的导航者，”纽科姆说。
个性似乎也在导航能力发展中发挥作用。“要擅长导航，你必须愿意去探索，”乌特尔说。“有些人不喜欢漫游的经历，而有些人则非常享受。”
确实，喜欢户外活动的人，如徒步和骑自行车，往往有更好的方向感，加州大学圣巴巴拉分校（University of California, Santa Barbara）的认知心理学家玛丽·海加蒂（Mary Hegarty）指出。玩大量视频游戏的人也是如此，其中许多游戏都涉及探索虚拟空间。
在乌特尔看来，不断积累的证据表明，倾向性和早期经验会将一些人推向涉及导航的活动，而那些天生不太倾向于探索、缺乏漫游机会或有过糟糕初次体验的人，则可能不太愿意参与需要探索的活动。乌特尔推测，这一切都会滚雪球一样发展。“我认为是性格和能力相结合将你推向某些方向。这是一种发展级的瀑布效应。”
心理地图绘制者
这种瀑布效应可能影响了构成优秀导航者标志性技能的获取。这些技能包括估计你走过的距离、阅读和记住地图（印刷版和心理版）、根据一系列地标学习路线以及理解点与点之间的相对位置的能力。
然而，许多研究都集中在两个特定的子技能上：利用地标进行路线跟随——例如，在加油站左转，然后走三个街区，在红色房子后右转——以及通常被称为“概览知识”（survey knowledge）的能力，即构建和查阅某一地点的心理地图的能力。
在这两者中，路线跟随是最简单的任务，而且大多数人在尝试了几次路线后都能做得很好，加州大学圣巴巴拉分校的地理学家兼心理学家丹·蒙泰洛（Dan Montello）说。在近二十年前的一项经典实验中，蒙泰洛的学生石川彻（Toru Ishikawa）每周带24名志愿者，连续10周，在圣巴巴拉一个他们从未去过的富裕住宅区走了两条弯曲的路线。
后来，几乎所有人都能准确地说出每条路线上的地标顺序，并大致估算出它们之间的行驶距离。但他们在识别两条路线之间的捷径、指向他们站立位置以外的地标或绘制路线图的能力方面差异很大。研究人员认为，那些无法识别捷径或找到地标的人可能无法创建准确的心理地图。
纽科姆和她当时的博士生史蒂文·怀斯伯格（Steven Weisberg）的研究强调了这种心理地图在导航中的重要性。他们让294名志愿者使用鼠标和电脑屏幕，在虚拟城镇的两条路线上进行导航。一旦志愿者学会了路线和其中的地标，研究人员就让他们站在一个地标处，指向其他地标，无论它们在同一条路线还是不同路线。
研究人员在2018年《心理科学进展》（Current Directions in Psychological Science）杂志上报告称，人们分为三类。一些人形成了良好的心理地图：他们能够准确地指向同一条路线和不同路线上的地标。另一些人拥有良好的路线知识，但在创建整合地图方面遇到困难：他们在同一条路线内指向地标方面做得很好，但在不同路线之间指向则较差。第三组在所有指向任务上都表现不佳。
蒙泰洛说，构建和参考心理地图的能力——即一个人的概览知识——对于解释他们为何是更好的导航者大有帮助。“当你只有根据路线进行思考的能力时，你无法创造性地绕过障碍。”他说，概览知识提供了创造性导航的能力。“这是一个相当惊人的区别。”
正如你所料，更好的导航者可能也更擅长切换模式，并为他们所处的环境选择最合适的导航策略，认知神经科学家、现任佛罗里达大学的怀斯伯格说。这可能意味着在有明显地标时使用地标，而在需要更复杂的计算时使用心理地图。
“我越来越倾向于认为，我们更好的导航者也在使用许多替代策略，”怀斯伯格说。“而且他们以一种更灵活的方式做到这一点，这提供了不同类型的导航，所以当他们发现自己处于新情况时，他们就能更好地找到方向。”
例如，当怀斯伯格在他现在居住的盖恩斯维尔（Gainesville）四处走动时，他会留意北方，因为在街道网格规则的城市里这样做很有效；当他回到费城（Philadelphia）蜿蜒的街道的家时，他则更多地依赖其他线索来保持方向。“我越是留意，就越能更好地将事物与我脑海中的地图联系起来。”他建议，那些在导航方面遇到困难的人可以尝试每天询问自己北方在哪里10次，必要时参考地图。他认为，这可以帮助他们超越单纯的路线知识。
对于那些不怎么在乎提高技能，只要不迷路就好的人来说，还有一个选择，怀斯伯格指出：确保你的GPS在手边。
GPS的优缺点
仅仅练习似乎应该有效——事实上，它在实验室实验中确实有效。“我们可以在虚拟环境中提高人们的导航能力，”亚利桑那大学（University of Arizona）认知神经科学家阿恩·埃克斯特罗姆（Arne Ekstrom）说。大约需要两周的时间才能看到相当显著的提高——但目前尚不清楚人们是否真的成为了更好的导航者，还是仅仅在实验使用的特定虚拟环境中找到了更好的出路。
关于人们可以通过练习来提高能力的说法，也得到了对人们停止使用导航技能后会发生什么的研究支持。例如，在2020年发表在《科学报告》（Scientific Reports）杂志上的一项研究中，麦吉尔大学（McGill University）的神经科学家路易莎·达赫马尼（Louisa Dahmani）和维罗妮克·博博特（Véronique Bohbot）招募了50名年轻人，并询问了他们一生中使用GPS驾驶的经验。然后，他们在虚拟世界中测试了这些志愿者，要求他们在没有GPS的情况下进行导航。他们发现，最常使用GPS的人表现更差。
三年后对其中13名志愿者进行的后续调查显示，在间隔期间GPS使用最多的志愿者，在不使用GPS的情况下导航能力下降更大，这强烈表明对GPS的依赖导致技能减退，而不是差的技能导致更多地使用GPS。
专家还建议，像乌特尔这样在导航方面遇到困难的人可以尝试更仔细地关注罗盘方向或显眼的地标，以此将他们的行动整合到心理地图中。对怀斯伯格来说，他唯一能以整合的方式学习空间的方法就是关注主要的基准方向或像海洋这样的显眼地标。“我越是留意，就越能更好地将事物与我脑海中的地图联系起来。”他建议，在导航方面遇到困难的人可以尝试每天询问自己北方在哪里10次，必要时参考地图。他认为，这可以帮助他们超越单纯的路线知识。
对于那些只要不迷路，不在乎提高技能的人来说，还有另一个选择，怀斯伯格指出：只要确保你的GPS在手边就行。
本文最初发表于 Knowable Magazine，这是一个独立的、来自《年鉴评论》的新闻报道。注册 时事通讯。
