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魔方的由来
邓辰哲
点击:2067 时间:2014-09-12 16:10
魔方起源
魔方,Rubik's Cube 又叫魔术方块,也称鲁比克(Rubik)方块。
起源
最早的魔方是匈牙利的一位叫鲁比克(Rubik)的教授于1974年发明的,但是这位教授发明它并不是为了投入生产和娱乐。因为他是建筑学教授,为了帮助学生们认识空间立方体的组成和结构以及锻炼学生的空间思维能力和记忆力,鲁比克(Rubik)教授设计了一个立方体切割的实验,这就是魔方最早的概念雏形。他在这个概念的基础上,想制作出一个辅助教学的教具,他用了6周的时间设计出了一个可以上下左右旋转并且交叉换位的3*3*3正立方体结构,制作出这个教具后,鲁比克(Rubik)教授在其6个外表面涂以6种不同的颜色,魔方从此诞生。
流行
制作出第一个魔方后,鲁比克(Rubik)教授自己把它转了几圈、把魔方打乱,他发现很难复原,用了一个多月时间才得以将六面还原为原来的颜色。这使鲁比克(Rubik)意识到,这个发明可以作为益智玩具。于是他写出了详细的说明书,申请专利。1977年鲁比克(Rubik)教授获得了魔方的匈牙利专利证书。
魔方开始流行的并不顺利,因为魔方虽然不复杂,但对工艺要求很高,并且市场前景难以预测,鲁比克(Rubik)教授找的很多工厂并不愿意生产魔方。终于一家工厂勉强同意生产了5000个魔方,在1977年圣诞前夕投放市场,竟在2天之内被抢购一空,随后生产的魔方也十分抢手,就这样魔方在他的故乡匈牙利推广开来。
魔方走向世界流行的转机出现在1978年,在1978年的布达佩斯国际博览会上魔方赢得了一个奖项,在随后的1979年德国纽伦堡国际玩具博览会上,魔方被评为“最佳玩具”,其发明者鲁比克(Rubik)荣获“世界最佳游戏发明奖”。魔方从此蜚声国际,并引起了世界范围的魔方热潮。
魔方家族
鲁比克(Rubik)魔方发明不久,各种3阶魔方的改装版本便纷至沓来。这些变体魔方形状各异,包括八边管型魔方、球形魔方、削角魔方、14面体魔方、宇宙飞船型魔方、钻石魔方等等。事实上,鲁比克(Rubik)教授用木头做成的第一个魔方原型也不是正立方体形状,而是削角魔方。
当然除了3阶这个魔方的基本形式外,各个阶数的魔方也都逐渐出现,2阶、4阶、5阶、7阶等等,目前阶数最多的为12阶魔方,当然各个阶数的魔方还有各自的变种魔方。所以魔方单从种类上就可以有近百种。
魔方的比赛和记录
随着魔方在70年代末和80年代初世界范围内的流行热潮,自然而然的出现了魔方比赛。第一届魔方世界锦标赛与1982年6月5日在布达佩斯举行。来自19个国家,年龄从14-26岁的选手参加了比赛。当时比赛内容就是3阶魔方速度还原。为了比赛的公平鲁比克(Rubik)教授和一些数学家设计出几个难度相同的魔方打乱状态,并将打乱的魔方封装到箱子内,比赛前才带到赛场。那次比赛的冠军成绩是22。95秒。
一段时间后,魔方的热潮有所减退。但是魔方于2003年再度复兴,第二届魔方世界锦标赛在多伦多举办。从那以后,魔方比赛越来越多,比赛项目也越来越丰富。比赛项目包括了所有的立方体魔方以及一些其他的鲁比克(Rubik)产品,例如:魔板、魔表等。
配色
其实魔方并不只有一种配色,现在所流行的是官方版本,事实上也还有其他版本的配色 (非官方标准六色的方块不在以下讨论范围中)。
日本配色
日本配色是鲁比克教授最初研发出魔方时的配色,分别为白色、红色、橘色、黄色、绿色、蓝色,其中白蓝相对、红橘相对、黄绿相对,且蓝、橘、黄三色以逆时针排列。
在魔方传至全世界后,鲁比克公司听取色彩研究者的意见,将配色做了更改,但日本则维持原来的配色。目前世界上除了日本生产的魔方外,还有官方二阶魔方也是日本配色。
官方配色
鲁比克公司听取色彩研究者的意见,将相对两面的颜色安排为相同色系,也就是白黄相对、红橘相对、蓝绿相对,且蓝、橘、黄三色以顺时钟排列。
V-Cube公司配色
V-Cube公司的配色与鲁比克公司的配色相似,只是将白色换成黑色,即黑黄相对、红橘相对、蓝绿相对,且蓝、橘、黄三色以顺时钟排列。
解法
魔方的解法有许多种,最多人用的是1981年David Singmaster在他的书“Notes on Rubik's "Magic Cube"”中的解法,也就是“Layer By Layer”(层先法)。方法是先解决底层,然后是中间层,最后是顶层,这种解法可以在一分钟内复原一个魔方。其他还有角先或其他不同组合的方法。
第一个快速的解法是由杰西卡·弗雷德里奇所发明的Fridrich Method,解决的顺序与Layer By Layer类似。先复原第一层的十字,接着复原第一和第二层,然后将第三层的顶面完成,最后完成第三层的排序。由于归纳出所有可能的情况,一共需要119个公式,但这种解法平均只需55步复原魔方。
Philip Marshall的“The Ultimate Solution to Rubik's Cube”修改了Fridrich Method,平均需65步复原魔方,但只需要两个公式。方法是先复原边块,再复原角块。
另一个快速的解法是Lars Petrus的Petrus method,方法是先解决2×2×2,再解决2×2×3,然后逐个复原。他本人认为层先法的缺点是会不断破坏、还原之前完成的部份。这个种解法是较良好的解决方案。
详细的解法有视频可供参详,见注释。 aa
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