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魔方的發明過程?

魔方之父Rubik正如本條目開頭所言,最早的魔方是匈牙利的壹位叫Rubik的教授於1974年發明的,但是這位教授發明它並不是為了投入生產和娛樂。因為他是建築學和雕塑學教授,所以他自己動手做出了第壹個魔方的雛形來幫助學生們認識空間立方體的組成和結構以及鍛煉學生的空間思維能力和記憶力。在他完成第壹個作品以後,轉動了幾下,發現原本齊整的魔方竟然很難恢復,於是他意識到這個新的發明會很不簡單。但是他想不到的是,這個邊長不到6厘米的玩具竟然會在未來風靡全球,甚至出現了以魔方為道具的運動。

魔方廣為大家喜愛是在80年代。從1980年到1982年總***售出了將近200萬只魔方。1981年,壹個來自英國的小男孩,帕特裏克·波塞特(Patrick Bossert)寫了壹本名叫《妳也能夠復原魔方》(ISBN 0140314830)的書,總***售出了將近150萬本。由於魔方的巨大商機,魯比克教授和他的合夥人壹同開發了二階和四階魔方,這兩個產品同樣取得了成功。在中國,魔方是80年代最搶手的玩具,如同今天孩子們手中的掌上遊戲機壹樣,成為青少年最喜歡的玩具。但是隨著改革開放,越來越多的新奇玩具進入了中國,中國的魔方熱潮也在漸漸消退。

不過最近幾年,中國的非正式魔方社群魔方吧正在努力改變公眾對於魔方的看法。魔方不僅僅是小孩子的玩具,更是壹種休閑放松的方式和體育競技形式,再加上更有刺激和挑戰性的競速、單手、盲擰魔方等玩法,越來越多的人正在重新關註魔方。

類別

特殊魔方

叫做「Rubik Cube Mirror」,是魔術方塊的衍生與變形,我們壹般叫「銀色鏡面魔方」。特色在於外型不對稱與鏡面塗布,可以變換形狀。仔細研究壹下,會玩正常三階的,基本上能還原。拿來當桌面小玩意是不錯。日本亞馬遜上壹個賣日幣1494元,折人民幣約104元。鏡面魔方復原前後下圖為鏡面復原前後的樣子。

變種魔方

這類魔方保持了原始魔方的外表,但是做出了種種限制,讓愛好者不能順利的按照普通方法完成復原。這壹類型的魔方的數量極多,在這裏只列出常見幾種有特點的魔方。

Square 1

Square One又叫做Square1或者SQ1,是由Karel Hrsel和Vojtech Kopsky在1992年***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。壹般來說,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***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。

Pyraminx

Pyraminx又名金字塔魔方,由德國科學家麥菲特Uwe Meffert 教授於1970年發明出世界第壹顆魔術方塊,原本是他用於研究金字塔能量的模型(1970熱門研究“金字塔能”蘋果放置模型中央壹年仍能保持新鮮狀態),在研究過程中,意外的發明出魔術金字塔。該魔方的形狀為正四面體,總***有四個面及四根軸。Pyraminx為4軸1階(如圖),方塊中所有的切角皆為60度。也有其他種類的高階金字塔魔方(當然也不叫Pyraminx了)。

Skewb Cube

Skewb Cube簡稱Skewb,其意思為“斜轉的魔方”,由Mefferts公司推出,它和Pyraminx壹樣也是四軸,不過不同的是它繼承了立方體的結構,壹個面塊被壹個內接正方形割成四個全等的等腰直角三角形和壹個正方形,***五部分。四個角叫做角塊,中間的小正方形叫做面塊。在轉動時沿著正方形的其中壹邊來轉動,轉動壹格是120度。

非對稱魔方

非對稱魔方的特點是不是立方體,而是類似於2x2x3這種類型的狀態。

捆綁魔方

捆綁魔方保持原有魔方的狀態,但是做出了壹些限制,比如把相鄰的兩個方塊做成壹個,這樣就無法使用原來可以的移動方法進行復原了。

連體魔方

2x2x2x10連體魔方

連體魔方是將很多個壹般魔方連接起來,因此在這其中有些限制,像是2x2x2x10。

異型魔方:異型魔方相對原始魔方的變化較大,但是原理基本上相同。初玩的愛好者通常會被它們怪異的外型唬住,其實它們壹般都可以看成普通的2階或3階魔方。

Skewb:十二面體魔方12面體魔方(五魔方)

Megaminx:十二面體變體魔方

衍生魔方:這類魔方類玩具已經脫離了魔方的狀態,成為了有自己風格的壹類玩具。

魔球:名稱為 Magic Ball,為球形,但是基本上是2階的結構。

魔板:名稱為 Magic,板型結構。

魔表:名稱為 Clock,圓型結構。

魯比克360

“魯比克360”是3個相互包裹的透明塑料球,從裏到外分出3層不同空間。球內裝有6個帶顏色的小球。外觀看起來像是掛滿亮珠子的大玻璃球。這個新玩意兒的遊戲規則很簡單,玩起來卻非常困難:玩家需晃動大球,使裏面的小球穿過僅有兩個孔的中層,從最內層進入到最外層的空位上。按照魯比克自己的說法,相比於玩魔方,玩“魯比克360”減少了壹些智力思考的時間,更多的是在考驗玩家動手的靈活性和果斷性,“我知道在魔方發明以後很多高手自創了壹些口訣,這無疑是揭開魔方之謎的有效手段,很多人現在甚至還在比誰的口訣更為簡潔,相信,‘魯比克360’會更讓人喜歡,因為不是每個人都能真正理解這個新玩意兒的意義,越是解不開,越是讓人心癢癢”。

構成

二階魔方

二階魔方的英文官方名字叫做Pocket Rubik's Cube或Mini Cube,中文直譯叫做“口袋魔方”。它每個邊有兩個方塊,官方版本之壹魔方邊長為40毫米,另外壹個由東賢開發的軸型二階魔方則為50毫米。二階魔方的總變化數為 3,674,160 或者大約 3.67×10^6。二階魔方(Pocket Cube)又稱口袋魔方、迷妳魔方、小魔方、冰塊魔方 ,為2×2×2的立方體結構。本身只有8個角塊,沒有其他結構的方塊。結構與三階魔方相近, 可以以復原三階魔方的公式進行復原。二階與三階魔方的大小比較

三階魔方

三階魔方的英文官方名字叫做Rubik's Cube,也就是用魯比克教授的名字命名的,是目前最普遍的魔方種類。它每個邊有三個方塊,官方版本魔方邊長為57毫米,三階魔方的總變化數是(8!x38x12!x212)/(2x2x3)=43,252,003,274,489,856,000或者約等於4.3x10^19.三階魔方由壹個連接著六個中心塊的中心軸以及8個角塊,12個棱塊構成,當它們連接在壹起的時候會形成壹個整體,並且任何壹面都可水平轉動而不影響到其他方塊。

四階魔方

四階魔方的英文官方名字叫做Rubik's Revenge相對於三階來說就要復雜的多,它的構成分為兩類,壹類中心是壹個球體,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,其實這類四階魔方就是隱藏中層的五階魔方,內部的小零件即為五階的側心塊和中棱塊,中軸上有防止鎖死的突起裝置。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。 4階魔方的英文官方名字叫做Rubik's Revenge,直譯過來是“魔方的復仇”。官方版本大概邊長為67毫米,Mefferts版本為60毫米。四階魔方被認為是2-5階魔方中最不好復原的,雖然5階魔方的變化種類比4階多,但是4階魔方的中心塊並不固定,也就不能用壹般的方法進行復原。即7,401,196,841,564,901,869,874,093,974,498,574,336,000,000,000種變化。

五階魔方

五階魔方的構成與四階魔方基本相同,世界上總***有三種結構的五階魔方,即M5,R5,V5。每發明壹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,其結構也不是壹般的愛好者可以想象出來的。

2008年9月14日時的走進科學節目中張騰嶽也說了:"我看誰能夠將復雜的五階魔方還原至六面同色,那他智商要上200了."這裏同時體現出了五階魔方的難.五階魔方的英文名字叫做Professor's Cube,直譯過來是“專家(玩)的魔方”,也說明了它的難度,最好的魔方愛好者能在1分半鐘左右就把五階魔方復原。五階魔方總***有8個角塊、72個邊塊(兩種類型)和54個中心塊(48塊可以移動,6塊固定)。

五階魔方的中心塊為3×3結構,所以其每種顏色都有4塊中心塊是等價的,即中心塊的變化狀態為(24!(4!6))2種。其24個外側邊塊的位置不能隨意移動,所以總***有24!種變幻狀態。12個中心邊塊中有11個可以互換位置,所以總***有12!/2×211種變化狀態。五階魔方的總變化狀態數為282,870,942,277,741,856,536,180,333,107,150,328,293,127,731,985,672,134,721,536,000,000,000,000,000種變化。

六階魔方

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。方塊本身評價不太好,常見的評價為容易POP(飛棱):指在復原中魔方的某些組成部分從魔方上面脫離的情況,如果是出現在比賽中作為無效的復原過程。為防止鎖死,方塊內部設置click裝置,但同時也對手感造成嚴重影響,轉起來壹卡壹卡的。魔友通常對其進行壹系列打磨改造,可大大減少頓挫感,並減少很多pop的機會。

永駿玩具廠設計的6階魔方比原廠的6階防POP性能稍好。點盛的六階魔方具有和七階壹樣的弧形結構。手感更好。

圓弧結構的六階,手感更好。

七階魔方

七階魔方同樣是由希臘Olimpic方塊公司出產。同時兼備了收藏,鑒賞及實用價值,方塊本身為圓弧型(下圖右)或正方體。(全部為圓弧形,因為如果是正方體會有角塊懸空。)

八階魔方

八階魔方為“魔方吧”的魔友“大煙頭”自制(R結構的四階和藍藍的七階改成的八階)

智勝的八階也即將上市。下圖的第壹張就是FM8大煙頭自制的。

第三張為智勝8階的試模。

九階魔方

九階魔方是永俊公司出產的,目前已投入生產,在淘寶網上可以購得。

(下圖4)

十~十壹階

智勝11階第壹批108個正式上市,尺寸:約11.7cm,重1000克左右。防POP能力不錯,不易散架;中心軸使用高級的尼龍材料; 容錯度是在小方格偏差壹格,做L’R’動作可以通過。(上圖第二張)

十二階魔方

十二階魔方為魔友“Leslie Le”自制,發布於TP等國外論壇,沒有在國內論壇發布,因而有不少魔友並不知道,且制作人本身並沒顯示出要出名的意思,較為低調,各位可以在網絡視頻找到12階相關內容。

十三階魔方

十三階魔方是現在魔方設計(無實體)的極限,為永俊公司所設計。

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