魔方基础知识

魔方基础知识（一）——概述

曾加·3个月前

（大约两个月前吧，有人邀请我开通了这个合作专栏。本以为这个专栏会有不少人来更新，不久后就会门庭若市，然而这么长时间过去了，这里竟然还是寸草不生。于是这第一篇文章的任务，还是我来承担吧。）

作为本专栏的第一篇文章，它将以问答的形式，介绍一些和魔方相关的基础概念和知识。学习这些知识不需要任何背景，只要认字就行。看完这篇文章后，今后若有所谓的“魔方爱好者”在你面前滔滔不绝，你将不再一脸茫然。说不定，还有机会“反杀”呢！

********************

1、魔方是什么？

魔方，从狭义上来说，就是如下图所示的3*3*3的、由26个小立方体（6个中心块、12

棱块和8个角块）组成的、可在三个方向上转动的大立方体。它是匈牙利籍的发明家、雕刻家和建筑学教授厄尔诺·鲁比克于1974年发明的，所以又叫“鲁比克方块”（Rubik'sCube）。所以呢，魔方的历史不过40多年而已。如果有人说自己得到了一个来自民国时期或者清朝的魔方，那他一定在吹牛。

从广义上来说，只要是由小块组成的、存在中心轴的、可在多个方向上转动和打乱的几何体都可以称为魔方。

魔方与中国人发明的“华容道”，法国人发明的“独立钻石”一起被称为智力游戏界的三大不可思议。而比起另外两者魔方受欢迎的程度更是智力游戏界的奇迹。

2、魔方有多少种？

这是一个小白很容易提出的问题，然而实际上并没有人知道确切答案。

先来说一下到目前位置官方（WCA，下文会解释）认可的、有正式比赛的魔方，一共有十种：

1.三阶魔方（Rubik'sCube）

2.二阶魔方（PocketCube）

3.四阶魔方（Rubik'sRevenge）

4.五阶魔方（Rubik'sProfessor）

5.六阶魔方

6.七阶魔方

7.金字塔魔方（Pyraminx）

8.斜转魔方（Skewb）

9.五魔方（Magaminx）

10.SQ1魔方（Square-1）

其中，前六种魔方，就是标准的二到七阶的立方体魔方，如下图所示。

后四种魔方，是常见的异形魔方。

•金字塔魔方（Pyraminx）（左上）是由四面体块组成的三阶正四面体魔方；

•斜转魔方（Skewb）（右上）也是六面体魔方，但是转动方法和普通魔方不同，它的转动面垂直于斜对角线（最远的两个顶点连成的对角线）

•五魔方（Magaminx）（左下）的每一个面都是正五边形，一共有12个面，是正十二面体。魔方的转动面平行于某一个面。

•SQ1魔方（Square-1）（右下）整体上是六面体，但是有正式比赛的为一个非对称的、转动过程中形状会变的魔方。也是还原难度较大的魔方。

除此之外，被官方列入比赛项目的还有一些不像魔方的项目，比如魔表（Rubik‘sclock）、魔板（Rubik'sMagic）、大师魔板（MasterMagic）等。其中，后两者由于各种原因，从2013年起不再是官方比赛项目。

那么，除了以上的那些魔方，还有那些魔方呢？

我只能给出一个估计值：被收入词典中的魔方，大约有200多种。

不过，不同魔方的地位显然是不一样的，比如，下面四种魔方是比较有名的：

•左图是十三阶五魔方，可能是目前最高阶的五魔方，也可能是现存面数最多的魔方——不过，这其实是一个玩笑，这张图是电脑3D渲染出来的，市场上最高只有九阶的五魔方而已；

•上图是镜面魔方，其实它和标准的三阶魔方是一样的，只是用六种不同的厚度代替了六种不同的颜色而已；

•下图是粽子魔方，看上去他很像金字塔魔方，实际上它更接近于三阶立方体魔方，这里就不展开了；

•右图是十七阶魔方，它是现在世界上最高阶的立方体魔方，接近魔方现实设计的极限。设计该魔方从研发到成品总共花费了足足52个月的时间。它重达5kg，拧一次可以很好地锻炼上肢力量。在十七阶魔方之下，最高阶的魔方仅有十三阶而已，可见该魔方之稀有。

如果你对各种奇形怪状的魔方感兴趣，可以戳这个网址：Jaap'sPuzzlePage，它会满足你的好奇心。

3、标准的三阶魔方有几种颜色？

外行的人听到这个问题，第一反应一定是：“废话，一共六个面，当然是六种颜色！”

这个回答不能算错，但是也只说对了一半。

这个回答所说的颜色，是魔方贴纸的颜色。魔方贴纸的颜色，确实是六种，这六种颜色其实是可以自由选择的。当然，有一种标准配色，是上黄、下白（也有黑色）、前蓝、后绿、左橙、右红。相对的两个面颜色是相近的。

我们通常魔方的颜色，是指魔方的底色，就是魔方在贴上贴纸之前的颜色。常见的魔方底色有四种：黑色、白色、原色（乳白色）、彩色，如下图所示。其中，彩色魔方又叫做六色魔方，它是不需要贴纸的，避免了贴纸磨损的问题，有两种常见配色，标准色和和悦色，后一种比较适合女生。

除此之外，魔方的底色还有粉色、蓝色、黄色、透明等等。这里就不详细展开了。

4、魔方最快多长时间能被还原？

这个问题也极为常见。很自然地，还原一个被完全打乱的魔方的时间，在一定程度上反映了他的水平。

对于标准的三阶魔方来说，一个初学魔方的人，在记住了所有还原步骤以后，大约需要2分钟来还原。这也是用最基础的“层先法”还原魔方的基准时间。如果你听一个人自己会还原魔方，大概需要5分钟吧，他一定在骗你。

进入2分钟后，一个人的魔方水平大概可以这样衡量：

•1’30：还原魔方不算生疏，很少停下来思考；

•1’：能熟练回忆基本还原步骤，基本不需要停下来思考；

•40”：能非常熟练地用基本方法还原魔方或使用高级方法还原魔方的初学者；

•30”：用基本方法还原魔方的接近极限或是使用高级方法还原魔方达到一定水准；

•25”：能较为熟练地用高阶方法还原，但连贯性还有待提高；

•20”：魔方高手的入门门槛，达到这个门槛后可以参加各种比赛了；

•15”：魔方还原达到专业水准，能在一些小比赛中拿到名次；

•10”：世界级高手，能在大赛中拿到较好的名次；

•8”：世界顶级高手，平均还原事件能达到这个水平的人在国内数一数二，在大部分比赛中能拿到冠军的水准。

截至2015年10月22日，单次还原的世界纪录是5”25，由CollinBurns保持，五次平均的世界纪录是6”54，由FeliksZemdegs保持。

如果以三阶平均10s为世界级高手标准（世界前200名）的话，其他种类的魔方的相应水平大约是这样的：

•二阶：3”；三阶：10”；四阶：40”；五阶：1’20”；六阶：3’；七阶：4’；

•金字塔：5”；斜转：6”；五魔方：1’20”；SQ1：25”。

但实际上，通常来讲，即使你花了这些时间的两倍来还原魔方，都已经算水平很不错的爱好者了。

我们不禁感叹，人与人的差距真是比人与狗还大啊！

5、着名的魔方高手有哪些？