心理旋轉（mental rotation）是一種認知心理學中的概念，指的是人們在腦海中通過想像來旋轉二維或三維物體的能力。這種能力是人類空間認知的重要組成部分，常用於解決與空間相關的任務，如閱讀地圖、組裝家具或進行工程設計等。
心理旋轉的研究最早由心理學家羅傑·謝潑德（Roger Shepard）和傑奎琳·梅茨勒（Jacqueline Metzler）在1971年提出。他們通過實驗發現，當人們被要求判斷兩個三維物體是否相同時，反應時間與物體之間的旋轉角度成正比。也就是說，物體在腦海中旋轉的角度越大，人們判斷其是否相同所需的時間越長。這一發現表明，心理旋轉的過程類似於實際物體的物理旋轉，具有連續性和時間依賴性。
心理旋轉能力因人而異，受多種因素影響，包括性別、年齡、訓練和經驗等。例如，研究表明，男性在心理旋轉任務中的表現通常優於女性，但這種差異可能與社會文化因素或興趣偏好有關。此外，通過專門的訓練，個體的心理旋轉能力可以得到顯著提升。
心理旋轉不僅在日常生活中具有重要作用，還在多個領域中得到套用。例如，在航空航天領域，飛行員和太空人需要具備出色的心理旋轉能力以應對複雜的空間任務。在教育領域，心理旋轉能力的培養有助於提高學生的空間想像力和解決問題的能力。
總的來說，心理旋轉是人類認知功能中的一個重要方面，其研究和套用對於理解人類思維過程以及提升相關技能具有重要意義。