На стадии конкретных операций дети объединяют в целостную структуру многие отдельные схемы и концепции, выработанные на более ранних стадиях. У них формируются ментальные представления, которые точно отражают возможные действия и противодействия в физическом мире. Как говорилось ранее, операции являются актами умственной деятельности —
На конечной стадии развития дети становится способными рассматривать проблему абстрактно, не нуждаясь в ее конкретном воплощении. Они пробуют разные подходы к решению проблем, отбрасывают неподходящие решения без проверки их правильности на практике. Дети теперь могут свободно манипулировать всеми видами понятийных гипотез о мире, думать не только о том, что есть, но и о том, что могло бы быть. Когда маленькому ребенку предлагают фразу: «Если бы уголь был белым, снег был бы…» — он отвечает, настаивая на своем, что уголь черный. Владея способностью осуществлять формальные операции, дети освобождаются от ограниченности, связанной с установками на физическое восприятие, — теперь они обладают когнитивными способностями, необходимыми, чтобы целиком охватить взглядом сферу предполагаемых возможностей, в которой, однако, сохраняется определенный порядок. Эта новая способность личности — действовать в гипотетическом пространстве — описана Флавелем (1963):
«Не вовлеченный в исключительно утомительный процесс стабилизации и организации непосредственных впечатлений, подросток имеет отныне возможность представлять в воображении все, что могло бы быть — как совсем явные вещи, так и очень тонкие, — тем самым много лучше обосновывая выводы обо всем, что есть».
Вопросы, которые задают старшие дети при игре «Двадцать вопросов», свидетельствуют о более высоком уровне абстрагированности их формального операционального мышления. Отгадывая, какой предмет загадал экспериментатор, одиннадцатилетние, как и взрослые, начинают с общих вопросов, чтобы сузить диапазон вероятностей: «Это живое?»; «Это инструмент?» Шестилетки же сразу выдвигают конкретные предположения: «Это собака?»
Восьмилетние сочетают обе стратегии. Они начинают с общего вопроса, но дальше идут прямо к конкретным предположениям. Таким образом, они могут перейти от «Это инструмент?» сразу же к вопросу «Это молоток?», тогда как у одиннадцатилетних следующий вопрос может быть сформулирован по типу «Этим можно резать?». Использование вопросов, постепенно сужающих диапазон вероятностей, говорит о том, что предполагается большое разнообразие возможных ответов, чего не следует из вопросов детей младшего возраста.
Формальные операции являются основой мышления взрослого человека. В дополнение к абстрактному логическому рассуждению они делают возможным творческое мышление, которое лежит в основе самых впечатляющих достижений человечества: постижение истины и красоты; способность размышлять о самом мышлении; способность погрузиться в вероятное и невероятное; изобретение других миров. Не все подростки и даже взрослые достигают стадии формальных операций. Способность действовать логически зависит отчасти от культурных факторов и от уровня образования. Кроме того, лица, умственные способности которых немного ниже среднего, вообще не способны достигнуть мышления на уровне формальных операций, а некоторые развитые дети могут действовать так же или лучше, чем некоторые взрослые. В любом случае, к возрасту поздней юности у человека полностью развиваются его познавательные способности, развиваются в той степени, в какой это для него возможно. Позже человек приобретает новые знания и со временем может значительно обогатить содержание своего интеллекта, однако процессы, лежащие в основе когнитивного обмена с окружающим миром, полностью формируются по большей части к двадцати годам.