「悅讀數學」——魔方

最新 04-28

魔方

GIF

魯比克·艾爾內是匈牙利的建築學和雕塑學教授，為了幫助學生們認識空間立方體的組成和結構，所以他自己動手做出了第一個魔方的雛形，其靈感是來自於多瑙河中的沙礫。魔方與中國人發明的「華容道」，法國人發明的「獨立鑽石」一塊被稱為智力遊戲界的三大不可思議。

歷史

1974年，魯比克教授發明了第一個魔方（當時稱作Magic Cube），並在1975年獲得匈牙利專利號HU170062，但沒有申請國際專利。

第一批魔方於1977年在布達佩斯的玩具店販售。與Nichols的魔方不同，魯比克教授的零件是像卡榫一般互相咬合在一起，不容易因為外力而分開，而且可以以任何材質製作。

1979年九月，Ideal Toys公司將魔方帶至全世界，並於1980年一、二月在倫敦、巴黎和美國的國際玩具博覽會亮相。

展出之後，Ideal Toys公司將魔方的名稱改為Rubik"s Cube，1980年五月，第一批魔方在匈牙利出口。

魔方廣為大眾喜愛是在1980年代。

從1980年到1982年，總共售出了將近200萬隻魔方。

1981年，一個來自英國的小男孩，派翠克·波塞特（Patrick Bossert）寫了一本名叫《你也能夠復原魔方》（ISBN 0-14-031483-0）的書，總共售出了將近150萬本。

據估計，1980年代中期，全世界有五分之一的人在玩魔方。

由於魔方的巨大商機，1983年魯比克教授和他的合伙人一同開發了二階和四階魔方。並於1986年製造了五階魔方。

2003年，希臘的Panagiotis Verdes申請了5×5×5到11×11×11的魔方的專利（五階魔方的結構略與魯比克教授的魔方不同），並於2008年在V-Cube公司生產五階、六階和七階的魔方。

由於魔方的巨大商機，1983年魯比克教授和他的合伙人一同開發了二階和四階魔方。並於1986年製造了五階魔方。

魔方被列為20世紀最有影響的100項發明之一，這並不是魔方愛好者們所為，而是社會學家根據魔方對人類的影響和作用，將魔方列入上個世紀對人類影響較大的100項發明之列。

魔方構造

GIF

魔方核心是一個軸，並由26個小正方體組成。包括中心方塊6個，固定不動，只一面有顏色。邊角方塊8個(3面有色)（角塊）可轉動。邊緣方塊12個(2面有色)（棱塊）亦可轉動。

玩具在出售時，小立方體的排列使大立方體的每一面都具有相同的顏色。

當大立方體的某一面平動旋轉時，其相鄰的各面單一顏色便被破壞，而組成新圖案立方體，再轉再變化，形成每一面都有不同顏色的小方塊拼成。

據專家估計所有可能的圖案構成約為4.3×10^19。玩法是將打亂的立方體通過轉動儘快恢復成六面成單一顏色。

魔方種類

三階魔方由一個連接著六個中心塊的中心軸以及結構不一的20個方塊構成，當它們連接在一起的時候會形成一個整體，並且任何一面都可水平轉動而不影響到其他方塊。

目前三階魔方官方世界紀錄是由Lucas Etter保持的4.90秒。

四階魔方相對於三階來說就要複雜的多，它的構成分為兩類：

一類中心是一個球體，每個外圍的小塊連接著中心球的滑軌，在運動時候會沿著用力方向在滑軌上滑動。

第二類是以軸為核心的四階魔方，這類魔方的構成非常複雜，除了中心球和外圍塊外還有很多附加件。

作為競速運動來說第二種構成的四階魔方運動速度快，不易在高速轉動中卡住。

五階魔方的構成則更甚於四階魔方。每發明一種新的高階魔方都要經過很長時間，因為不僅要考慮到項目的可行性，還要考慮如果將魔方作出來後能不能穩定的用於轉動。正是由於這個原因，五階魔方是官方公布的最高階魔方，其結構也不是一般的愛好者可以想像出來的。

六階（含）以上的魔方。六階魔方是由希臘的Olimpic方塊公司出產，角塊比中心塊略大，棱塊略呈長方形。

高階魔方之所以難以製作，因為如果還是按照三階魔方同比增加和擴大的話，角塊在轉動中可能會因無支撐物而從空中掉落。

以前在網上所看到過的所謂八階魔方後來證明不過是用普通的三階拼湊出來的。

變種魔方

輸12

Square 1

Square One又叫做Square1或者SQ1，是由Karel Hrsel和Vojtech Kopsky在1992年共同發明的。它的難度主要在於上下兩個地面的方塊被切割成了可以轉動30度的小塊，從而可以產生不同於原始方方正正模樣的狀態。一般來說，如果能在SQ1的兩種經典型之間任意轉換，就證明已經掌握了SQ1的復原。

Square 1魔方分為三層。頂層和底層都有風箏塊和三角塊，它們也被稱為角塊和邊塊。整個魔方總共有8個角塊和8個邊塊。相對於層的中間來講，角塊為60度，邊塊寬度為30度。