伍德沃思等人的气氛效应理论提出后，在范畴三段论推理这一研究领域引起很大的反响，并逐渐成为一种广为接受的解释推理错误的理论。虽然塞尔斯曾谨慎地指出，所获得的结果还远不是最终定论，还需要在这一领域做进一步研究来进行验证，但进一步的研究在随后十几年的时间中迟迟未能见到，并且，气氛效应理论常常被全盘接受，这在伍德沃思等人（1956）所著的著名教科书《实验心理学》中，以及在史蒂文（Steven，1951）所著的《手册》中可见一斑。直到1959年，两位查普曼在仔细审视了伍德沃思等人的实验后，才发现他们所得出的结论有可能是实验设计本身所决定而不是由气氛效应引起的，至此，气氛效应理论一统天下的局面才被打破。下面我们对这一实验作一简单介绍。
（一）问题的提出
如前所述，在塞尔斯1936年所做的实验中，对于四种前提类型所构成的16种可能有的前提组合，塞尔斯发现除了一例之外，被试接受I结论的比率总是要比接受A结论的比率更高；接受O的比率也总是要比接受E结论的比率更高。塞尔斯认为，这些结果是支持气氛效应理论的。但两位查普曼认为，这可能是由于塞尔斯的实验设计决定了有更多的人选择I或O命题。因为，假如答案是A结论（即所有的X都是Y）的话，这在逻辑上也就意味着相应的I结论（即有些X是Y）也是对的。类似地，假如答案是E结论的话，那么，接受相应的O结论也将是对的。因此，如果被试在进行塞尔斯的测验时，在某题上认为A或E是可接受的结论时，被试为了能保持自我一致就必然会认为与其相应的I或O结论也是可以接受的。也就是说，在这种真假测验中，被试接受I结论或O结论的比率永远会比接受A结论或接受E结论的更高。所以，两位查普曼认为，塞尔斯等人的发现有可能是由他们的测验形式人为造成的，而不是由阅读前提时所形成的心理气氛造成的。
另一方面，两位查普曼认为，假如用由阅读前提时所形成的心理气氛基本上能解释实验结果中的错误模型的话，那么，当在呈现一对前提之后给被试以多种结论作选择时，被试作何种选择应该也会受这种心理气氛的影响。他们决定用这种方法所构成的范畴三段论推理实验材料进行验证。
（二）实验设计及结果
实验材料 52道范畴三段论推理题，其中42道实验题全都是由无效的前提组合所构成的范畴三段论推理题，另外10道试题是作为过滤题用的正确的推理题。在这52道推理题中，每个推理题的结论部分的结构是一样的，即都是用五择一所构成的。前四个选择分别为A、E、I、O四种命题，笫五个选择是“上述四种答案都不对”（在此用字母N来表示）。试题的形式如下例所示：
有些L是K；
有些K是M；
所以，①所有的M都不是L，
②有些M是L，
③有些M不是L，
④所有的M是L，
⑤上述四种答案都不对。
全部42道实验题在形式逻辑意义上的正确答案都是“上述四种答案都不对”。ｚhlｚw.ｃom中华勵志网像伍德沃思等人的实验一样，为了避免被试在推理中受过去知识的影响，范畴三段论中的概念也是由字母构成。
42道范畴三段论实验题分别属于14种范畴三段论的前提组合。每一种都包含3道范畴三段论推理题。在范畴三段论的格的构成方面，在各种前提组合的3道范畴三段论推理题中，有的是由同样的格所构成的，有的则是由几种不同的格所构成的。只要前提组合在不同的格上都是推不出必然结果的，就用不同的格来构成范畴三段论，否则，只好用同样的格来构成某种前提组合的3道范畴三段论推理题。总之，从形式逻辑上看，所有这些范畴三段论推理题在逻辑上都不能推出必然结果。表3-5列出了所有42道推理题的格和式，表中的数字为被试选择各种类型结论的百分比。
(表3-5略)
除了42道推不出必然结果的实验题，另外还有10道能推出有效结论的范畴三段论试题。这些是过滤项目，置于实验项目之中的目的是防止被试不加推理就全选结论中的笫五个选项。
五种可选答案在五种位置上是随机设置的。每种选择在每种位置上的出现次数也相等。
指导语 在指导语中，给出了一个笫一格AA前提组合的范畴三段论，指出被试的任务是在所提供的五种选择中标出他们认为是正确的那一个答案（在这一例中，A或I两种命题的结论都是有效的）。此外，指导语还告诉被试，在可选答案中，“上述四种答案都不对”的意思是指这种选择之外的另外四种选择没有一个是对的。像塞尔斯所做的那样，他们在指导语中也对“有些”这个词进行解释，指出其含义是“至少有一些”，这里的含义就像在“有些X是Y”的表达式那样，它本身并没有包含“有些X不是Y”的含义。
被试 参加实验的被试是来自美国西北大学正在上心理学原理课的222名大学生，这些大学生都宣称尚未学习过系统的范畴三段论原理。
实验结果 表3-5列出了被试在不同格和前提组合中对可选答案所作出的选择的百分率。
正确作出选择的百分率是很低的，平均正确率是20%。部分错误可归之于这样的原因，即很少有被试会认为在一个测验中，会出现那么多推导不出任何结论的推理题。但不管怎样，这并不意味着在一个题目上作出这样的推断，在另一个题目上也会是这样。被试在对各组前提组合进行推理时所犯的错误，除了对EO（表3-5中的第30、35和47题）和OE（表3-5中的第2、27和50题）这两组前提组合的推理错误主要集中在O和E两种选择上外，对其他各组前提组合的推理错误都主要集中在某一种选择上。对于每一个项目来说，经卡方检验表明，不同的错误选择之间的差异是显著的（P<0.001）。
被试错误推理的主要倾向性在14种不同的前提组合之间的差异是很大的。不幸的是，目前尚无现成的统计技术来决定，在不同的项目之间和不同项目组之间错误推理的差异显著性。然而，由于在大部分的关联比较中其差异是如此之大，也如此清楚，因而无需对它们再进行显著性检验。被试在大部分项目中，其错误推理的选项都集中在一种可选项上。此外，被试对于同样前提组合的所有项目所犯错误的类型高度一致；同时，在不同的前提之间所犯的错误则有显著的差异，其例外情况是在不同位置中包含有同样命题形式的项目。例如，AI（表3-5中的第8、15和46题）和IA（表3-5中的第13、19和42题）两种前提组合获得的结果是非常近似的，被试在这两种范畴三段论上的推理错误都主要集中在I结论上，错误选择I结论的人次介于68%～83%之间。不管大前提和小前提的次序如何，在大部分情况下，含有同样命题形式的前提组合会有同样的错误推理结果。虽然塞尔斯对此未加以区分，但这种结果为塞尔斯对这些结果的比较提供了证据。
（三）对气氛效应理论的批评
两位查普曼认为，伍德沃思等人提出的气氛效应理论很难用于解释表3-5的结果。气氛效应理论难以解释被试对IE和OE这两种前提组合的推理结果。根据气氛效应理论的预测，被试对IE的前提组合进行推理所犯的错误应该是选取O命题作为结论，但实际的推理结果是被试更多地选取了E命题作为结论。在表3-5所列出的实验结果中，被试在阅读IE前提后，错误地选择E命题作为结论的人次在三个题目中分别为62%、59%和48%，而在这些范畴三段论中错误选择O命题作为结论的人次则相应分别为13%、16%、24%。被试在EO的前提组合中的推理结果也与此相似，按气氛效应理论的预测，推理者对这种范畴三段论的推理应主要选择O命题作为结论，但实际上选择E命题的人次与选择O命题的人次差不多。
两位查普曼指出，经塞尔斯1936年补充后的气氛效应理论对这一实验结果的可解释性更差。对于实验所用的14种前提组合，塞尔斯的气氛效应理论除了难以解释上述提到的三种前提组合外，也难以解释AA、AE和EE等几种前提组合。塞尔斯的实验结果得出了这样的结论，即在上述14种前提组合中，这几种前提组合得出特称命题的倾向性会比得出全称命题的倾向性更强。两位查普曼认为这显然是由于塞尔斯的真—假值实验模式导致这样的实验结果的。
由于气氛效应理论难以预测他们的实验结果，就需要寻求另一种解释原理，因此两位查普曼提出了换位理论，并宣称能对这一理论提供更直接的证据。
（四）换位理论
两位查普曼指出，所要寻求的假设是能解释已知推理行为的假设。首先，在威尔金斯（1928）和塞尔斯（1936）的发现中可知，很多被试会把A或O命题的换位命题也解释成是正确的。他们会把“所有的A都是B”理解成“所有的B也都是A”（对于E或I命题而言，这种换位是正确的）。虽然这种解释在逻辑上是无效的，但上述解释却与我们的实际经验相符，并且，通常把由经验作指导视为是合理的程序。显然，人们能接受许多的换位，最能让人接受的换位可能是关于客观事物性质的O命题的换位了。例如，有些植物不是绿色的，同样，有些绿色的东西不是植物。对此的推理是，当我们对A和B的特称否定（有些A不是B）命题进行判定时，通常我们并不是在对全称肯定（所有的B都是A）命题作出判定，这将超出特称否定命题的换位（有些B不是A）。简言之，对“有些绿色的东西不是植物”的判定，只有在“所有绿色的东西都是植物”时才会是假的。
接受A命题的换位通常也是适当的。例如，“所有的直角都是90度”这一命题，将其换位后所得到的命题“所有90度的角都是直角”也是正确的。学生们陈述说，他们在数学概论课中曾遇到过这种形式的演绎推理，在那些推理中，A命题的换位是常用的，因为在那里的“是”意指“是等于”，而不是像范畴三段论中的“包含于”的含义。
接受A和O命题的换位命题的基本原理能解释两位查普曼的实验中前面六种前提组合的所有测验项目的结果（表35中的前18道试题）。这六种前提组合至少在某一种格上是能推出有效结论的（在两位查普曼的实验中没有使用这种能推出正确答案的格）。
在其他的项目中，接受命题的换位会获得非逻辑的结果，对于这些结果还要寻求更多的原理来解释。众所周知，人们在推理中经常通过概率推理来得到结论，并且被试并不知道在推理作业中，除了严谨的演绎推理之外，是不允许有其他什么的。通过某种概率推理，被试推断出具有共同质或共同外观的东西似乎是同一类事物，但缺乏共同质或共同外观的东西似乎就不是同一类事物。在范畴三段论推理中，所提供的共同特征是中项，这样的东西并非是不可推断的，相反，正是这种推理加工使大部分科学得以发展。因此，一位化学家可以作出下列推理：
黄色和粉状的物质经常是硫磺；
这些试管中有些试管有黄色粉末物质；
所以，这些试管中有些含有硫磺。
这是一个笫二格III式的无效的范畴三段论推理，所获得的结论也具有某些概率性质。这位科学家会认为这一结论是暂定的，然后试图用别的方法来检验它。
被试在上述未提到的前提组合中所犯的错误可以由概率推理和接受换位这两条原理来解释。在笫二格的IO前提组合构成的范畴三段论中，如“有些A是B，有些C不是B”，被试推论有些A和有些C并不享有共同的性质，因此，推出“有些C不是A”的结论。对于其中项是主语而不是谓语的O命题来说，需要重新阐述命题表达换位。概率推理对I与E组合的前提也获得类似结果。
在两个特称否定命题构成的前提组合中，如“所有的A都不是B，所有的C都不是B”，其中的B不是共同享有的，所以，通过概率推理会得出“所有的C都不是A”。ｚhlｚw.ｃom中华勵志网类似地，OO的前提组合一般会使推理者倾向于选取结论O。但是，在以后的例子中，当需要时，在换位中需要重述命题才能将其安排到笫二格中。
虽然用概率推理来预测EO和OE这两种前提组合的推理结果不太明显，如“所有的A都不是B，有些C不是B”，我们应由此推出“有些C不是A”还是“所有的C都不是A”？但总的来说，用这种概率推理进行解释也得到本实验结果的支持。如表35所示，将被试在这两种选择中的结果大致分为两半，在仅接受换位命题的前18道推理题所获结果的平均正确率是9%，而那些需要概率解释的项目（后面24道推理题）所获结果的平均正确率则达28%。两位查普曼指出，他们在所发展的用于解释14种前提类型的错误推理的原理，只是想涉及主要的错误推理。似乎存在着错误选择的另外一些更不重要的系统源。例如，在涉及两个特称前提（II，IO，OI，OO）时，人们可能会期望在推理中只会偶尔出现推出A或E的错误，并且作出E选择的人数总是会比作出A选择的人数更多。用逻辑教师的注解来说，这可能是基于这种倾向，即错误地把“所有A都不是B”的形式解释为没有证明任何东西。此外，在一般情况下，当A、E、I、O四种命题都是错误的选择时，人们一般总是宁愿选择I和O（EO和OE的前提组合除外）。这种错误模型或许是这样造成的，即除非我们在一个命题中断定一个矛盾的全称，否则，I或O这两种命题就相互蕴涵着。例如，“有些A是B”的陈述就蕴涵着“有些A不是B”，除非我们断定“所有的A都是B”。ｚhlｚw.ｃom中华勵志网在日常生活中，我们总是把“有些A是B”理解成“部分A是B”，而不会理解成“所有A都是B”，虽然从形式逻辑上说，可以把“有些A是B”命题理解成“所有A都是B”。ｚhlｚw.ｃom中华勵志网
总之，两位查普曼认为，人们在范畴三段论推理中所犯的错误不是气氛效应造成的，而是由于错误地解释了前提所造成的。从上面的分析可知，他们指出了两种错误类型: 一是不正当的换位; 二是概率推理。以后的研究者把他们的看法称做换位理论。
按照换位理论，人们在范畴三段论推理中，往往将一个全称肯定前提解释为逆转也真，即认为“所有A是B”意味着“所有B是A”，对特称否定前提也是这样，人们往往将 “一些A不是B”的意义理解为也包含“一些B是A”。ｚhlｚw.ｃom中华勵志网但是，根据形式逻辑的有关规定，全称肯定和特称否定两个命题是不能进行有效的换位的。因此，如果在推理过程中认为A命题和O命题换位后也真，那么就会发生推理错误。
全称肯定命题和特称否定命题的换位命题之所以是无效的，是因为这两个命题本身是具有多重意义的，或者说它们的意义具有含糊性质。例如，一个全称肯定前提“所有A是B”可有两种含义：一种含义是概念A与概念B两者是重叠、等同的，如“所有直角都是90度的角”，如果将这种命题的主、谓项进行换位后，那么，由此得到的新命题“所有90度的角都是直角”也是真实的；但全称肯定命题还有另外一种含义，即概念A是概念B的一部分，概念A被包含在概念B之中，如“所有的卷毛狗都是动物”， 将这种命题的主、谓项进行换位后得到的新命题“所有的动物都是卷毛狗”显然是不真实的。特称否定前提“有些A不是B”的含义更加含糊，在有些情况下，它是包含了“一些B是A”的含义的。例如，对于“有些大学生不是共青团员”这样的命题，是含有其换位后的命题“一些共青团员是大学生”的。但是，在另外一些情况下，这种换位是不正确的，例如，对于“有些男人不是女人”这样的特称否定命题，是绝对不包含“有些女人是男人”的含义。在A、E、I、O四种命题中，只有全称否定命题的含义是明确的，它只有一个含义，即概念A与概念B无关， 没有重叠。形式逻辑要求考虑每个前提的全部可能的含义，只有当一个结论适用于所有含义时才能被认可。由此可见，换位理论所说的错误地解释了前提，如将“所有A是B” 也理解为“所有B是A” ，实际上是只抓住了全称肯定命题的一个意义 （等同） 而忽略了另一个意义 （包容）。 但是，将命题进行换位再作结论有效性的推论过程并不总是导致错误结论。
两位查普曼的研究在实验方法上较之以前的研究有了新的改进，拓宽了心理学研究范畴三段论推理的途径，这在方法论上是对范畴三段论推理研究的贡献；在理论上，打破了气氛效应理论一统天下的形势，提出了不同的看法，这也促进了人们从不同角度去探求为什么人们在范畴三段论推理过程中会犯众多的错误。
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