第一讲 魔方起源
魔方的发展起源
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魔方的发展起源魔方,又称魔方立方体,是一种由小立方体组成的立体拼图玩具。
它的发展起源可以追溯到20世纪70年代。
起源:魔方最早起源于匈牙利,由匈牙利建造教授艾尔诺·鲁本发明。
1974年,鲁本在匈牙利布达佩斯的一家玩具店里看到了一种由木块组成的立方体拼图玩具,这激发了他的灵感。
他决定设计一种更加复杂的立方体拼图,于是开始了魔方的研发。
设计与原理:魔方由27个小立方体组成,每一个小立方体都可以独立旋转。
魔方的外观是一个3×3×3的立方体,每一个面上都有9个小立方体。
每一个小立方体的颜色不同,通常是白色、黄色、红色、橙色、蓝色和绿色。
通过旋转魔方的各个面,可以改变小立方体的位置,从而打乱和恢复魔方的初始状态。
魔方的设计原理是基于群论的概念。
魔方的旋转操作可以被视为一种置换操作,通过一系列的置换操作,可以将魔方从任意混乱状态还原到初始状态。
这种设计使得魔方具有无数个可能的组合方式,给玩家带来了极大的挑战和乐趣。
发展历程:1974年,鲁本完成为了第一个原型魔方,并命名为“鲁本立方体”。
他将原型展示给了匈牙利的玩具创造商,并得到了认可。
随后,魔方开始在匈牙利和其他国家的市场上销售。
1979年,魔方首次进入国际市场,通过匈牙利参展团队在国际玩具展览会上展示。
展览会上,魔方引起了巨大的哄动,吸引了众多观众和媒体的关注。
1980年,魔方进入美国市场,由Ideal Toy Company代理销售。
在美国,魔方迅速风靡起来,成为了一种时尚的玩具。
许多人挑战自己,尝试在最短的时间内还原魔方,这也催生了魔方竞速比赛。
随着时间的推移,魔方的设计和创造技术不断改进。
浮现了各种不同大小的魔方,如2×2×2、4×4×4、5×5×5等。
此外,还有一些特殊的魔方变种,如金字塔魔方、四叶草魔方等。
魔方的发展也推动了相关的竞赛和社群的形成。
全球范围内举办的魔方竞速比赛吸引了众多参预者,他们通过不断练习和研究,提高自己的还原速度和技巧。
魔方的发展起源
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魔方的发展起源魔方,又称魔方立方体,是一种由小立方体组成的三维拼图玩具。
它的发展起源可以追溯到20世纪70年代,具体而言是由匈牙利建筑师埃尔诺·鲁本发明的。
魔方的发展经历了多个阶段和重要事件,下面将详细介绍魔方的发展起源。
一、埃尔诺·鲁本的发明魔方的发展起源于1974年,当时埃尔诺·鲁本正在匈牙利从事建筑工作。
他对立方体的几何形态产生了浓厚的兴趣,并开始思考如何将立方体的面进行移动,从而形成一个可拼图的结构。
经过长时间的思考和实验,鲁本成功地设计出了一种由小立方体组成的可移动结构,这就是魔方的雏形。
二、魔方的原型鲁本的原型魔方是由27个小立方体组成的,每个小立方体都可以自由旋转。
这个原型的魔方虽然形态简单,但是拼图的难度较大,需要较高的空间想象力和手眼协调能力。
鲁本通过展示他的原型魔方,引起了人们的广泛关注和兴趣。
三、魔方的商业化在鲁本展示原型魔方的同时,匈牙利的一家玩具公司也对这个新奇的玩具产生了兴趣。
他们与鲁本合作,对魔方进行了改进和商业化的开发。
经过多次的设计和改进,他们最终在1977年推出了第一款商业化的魔方产品,命名为“魔方”。
四、魔方的全球热潮魔方一经推出,立即引起了全球范围内的热潮。
人们对这个神秘的拼图玩具产生了极大的兴趣和好奇心。
魔方的解谜过程成为了一种流行的挑战,人们纷纷尝试解开魔方的秘密。
这一现象迅速传播至全球,魔方成为了一种全球性的文化现象。
五、魔方的演变和创新随着魔方的全球热潮,越来越多的人开始尝试解开魔方的秘密,并探索更高级别的挑战。
为了满足不同玩家的需求,魔方经历了多次的演变和创新。
例如,出现了不同尺寸的魔方,如2x2、4x4、5x5等,以及不同形状的魔方,如金字塔魔方、四面体魔方等。
六、魔方的竞技化随着魔方的发展,越来越多的人将魔方视为一项竞技运动。
国际魔方协会成立于2004年,旨在促进魔方运动的发展和推广。
魔方竞速比赛开始出现,人们通过比拼解魔方的时间和技巧来竞争。
魔方的发展起源
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魔方的发展起源魔方,又称魔方立方体或者魔方魔方立方体,是一种由小立方体组成的机械拼图,其目标是通过旋转和挪移小立方体,使每一个面都成为一种单独的颜色。
魔方的发展起源可以追溯到上世纪70年代,以下将详细介绍魔方的发展历程。
一、魔方的发明魔方的发明者是匈牙利建造教授埃尔诺·鲁比克(Ernő Rubik)。
1974年,鲁比克发明了魔方,并在1977年申请了相关专利。
他最初的目的是通过这个拼图来匡助他的学生理解三维几何学的概念。
然而,鲁比克很快意识到这个拼图的潜力,并开始将其推广给大众。
二、魔方的早期发展在魔方发明后的几年里,它并没有受到太多的关注。
直到1980年,魔方才开始在国际上引起哄动。
1980年,魔方首次进入美国市场,并很快成为一种流行的玩具。
人们对魔方的独特性和挑战性产生了浓厚的兴趣,魔方开始在全球范围内风靡起来。
三、魔方的全球热潮自1980年代初期以来,魔方的全球热潮迅速蔓延。
人们开始组织魔方比赛,并创立了各种魔方俱乐部和组织。
1982年,第一届国际魔方比赛在布达佩斯举行,来自世界各地的选手参加了比赛。
这次比赛进一步推动了魔方的普及,并让更多人了解和参预到魔方的世界中来。
四、魔方的演变和改进随着时间的推移,魔方不断演变和改进。
最早的魔方由8个小立方体组成,后来发展成为了现在的3x3魔方,即由27个小立方体组成的立方体。
此外,还浮现了更小的2x2魔方和更大的4x4、5x5魔方。
这些改进不仅增加了挑战性,也为玩家提供了更多的选择。
五、魔方的影响和应用魔方不仅仅是一种娱乐玩具,它还具有一定的教育和认知价值。
通过解决魔方,人们可以锻炼自己的逻辑思维、空间想象力和手眼协调能力。
此外,魔方还被应用于科学研究、算法设计和数学教育等领域。
一些科学家和数学家使用魔方来研究复杂的算法和数学问题。
六、魔方的未来发展随着科技的不断进步和人们对挑战性游戏的需求,魔方在未来仍然有很大的发展空间。
一些公司和设计师已经开始研发更复杂、更具创新性的魔方,以满足玩家的需求。
魔方的发展起源
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魔方的发展起源魔方,又称魔方立方体或者魔方魔术方块,是一种由小块组成的立方体,每一个小块都可以在三个方向上自由旋转。
魔方的发展起源可以追溯到20世纪70年代,下面将详细介绍魔方的发展历程。
一、魔方的起源魔方最早起源于匈牙利,由匈牙利建造教师埃尔诺·鲁本发明。
1974年,鲁本设计了一种可变形的立方体,他将每一个面划分为9个小块,并且每一个小块都可以在三个方向上旋转。
这个设计奠定了魔方的基本结构,成为魔方发展的基石。
二、魔方的推广与流行1974年,鲁本将他的设计提交给了匈牙利的专利局,并获得了专利权。
随后,魔方开始在匈牙利国内推广,并逐渐流行起来。
1977年,魔方首次参加了匈牙利的国际玩具展览会,吸引了大量观众的关注。
展览会上,魔方引起了国际媒体的广泛报导,从而迅速传播到全球。
三、魔方的全球热潮自从魔方在国际玩具展览会上引起哄动后,魔方的热潮迅速席卷全球。
1979年,魔方首次进入美国市场,由于其独特的设计和益智性质,迅速受到美国人的爱慕。
随后,魔方在全球范围内开始大规模生产和销售。
1980年代初,魔方在全球范围内掀起了一股魔方热潮。
人们纷纷购买魔方,并且举办各种魔方比赛。
1982年,第一届国际魔方锦标赛在匈牙利举行,吸引了来自世界各地的选手参加。
自此以后,魔方比赛成为全球范围内的盛事,各国纷纷组织魔方比赛,并且设立了相关的比赛规则和标准。
四、魔方的进一步发展随着魔方的全球流行,越来越多的人开始研究魔方的解法方法。
1981年,美国人戴维·辛普森发表了一篇名为《魔方的数学》的论文,提出了一种解决魔方的方法,称为“层次法”。
这种方法通过分层的方式逐步还原魔方,成为了解决魔方难题的重要方法之一。
此外,随着科技的进步,魔方也逐渐与电子技术相结合。
1997年,美国人莱斯利·埃尔文发明了世界上第一个电子魔方,该魔方可以通过电子传感器和电子显示屏实时显示魔方的状态和解法步骤。
这种电子魔方的发明进一步推动了魔方的发展,并且为魔方的研究和解决提供了更多的可能性。
魔方的发展起源
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魔方的发展起源引言概述:魔方,又称魔方立方体或者魔方魔方体,是一种立方体拼图玩具。
它的浮现引起了全球范围内的哄动,成为了人们休闲娱乐的热门项目之一。
然而,魔方的发展起源却并不为人所熟知。
本文将从魔方的起源、发展历程、全球范围内的影响、技巧与竞速比赛以及未来的发展前景五个方面进行详细阐述。
一、魔方的起源1.1 早期的魔方类型早在19世纪,魔方的雏形就已经浮现。
当时的魔方是由木块制成,每一个面上都有不同的图案,玩家需要将每一个面都拼成相同的图案。
1.2 魔方的改进与创新魔方的真正起源可以追溯到1974年,由匈牙利建造师鲁本·埃尔内尔发明。
他设计了一个由26个小立方体组成的结构,每一个小立方体都可以自由旋转,形成为了现在的魔方形状。
1.3 魔方的命名与推广鲁本·埃尔内尔将这个立方体拼图命名为“魔方”,并在1977年开始将其推广到全球市场。
魔方很快受到了泛博玩家的爱慕,成为了一种风靡全球的益智玩具。
二、魔方的发展历程2.1 魔方的普及与流行自鲁本·埃尔内尔发明魔方以来,魔方在全球范围内迅速流行起来。
人们纷纷加入到解魔方的行列中,魔方的销量也节节攀升。
2.2 魔方的改进与创新随着技术的发展,魔方也在不断改进与创新。
例如,浮现了2x2、4x4、5x5等不同尺寸的魔方,以及带有特殊机构的魔方,增加了解谜的难度和挑战性。
2.3 魔方的跨界应用魔方的成功也促使了它在不同领域的应用。
例如,魔方被应用于数学教育中,可以匡助学生培养逻辑思维和空间想象能力。
三、魔方的全球范围内的影响3.1 魔方的文化影响魔方的浮现不仅仅是一个玩具,它还带来了一种新的文化现象。
魔方解谜成为了全球范围内的热门活动,各种魔方比赛和聚会也在世界各地举办。
3.2 魔方的社交影响魔方的解谜过程需要一定的时间和耐心,因此魔方也成为了人们交流的一个话题。
通过分享解魔方的经验和技巧,人们加深了彼此之间的交流和了解。
3.3 魔方的教育影响魔方的解谜过程需要逻辑思维和空间想象能力,因此魔方也被广泛应用于教育领域。
魔方教材
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前言魔方——估计绝大多数孩子都知道或者玩过这个玩具。
在我们小时候,魔方被认为是能够开发智力的玩具。
知道怎么样将魔方复原的孩子,肯定是当时最受欢迎的“小神童”。
其实,魔方不仅仅是一种玩具,更是一项了不起的发明。
中国人发明的“华容道”,法国人发明的“独立钻石”和匈牙利人发明的“魔方”,被称为智力游戏界的三大不可思议。
社会学家根据魔方对人类的影响和作用,将魔方列入上个世纪对人类影响较大的100项发明之一,世界排名第七。
还获得了“1980 年最佳游戏发明奖”和“最有教育意义的玩具”。
魔方最初是由匈牙利的一位名叫鲁比克的建筑学教授发明的,他是于1974年夏天研制出来做教具的,随意转动了几下却发现无法被还原,他花了好几个星期的时间去研究各方块的位置关系,最后才使魔方恢复了原状。
他认为这实在是一种很有教育价值的智力玩具,于是,写下了这种玩具的详细说明,第一批商品魔方于1977年在匈牙利问世。
于是,魔方迅速成为了风靡全球的时尚玩具。
三十多年来魔方用她独有的魔力征服了全世界,并以惊人的销量成就了玩具界史无前例的奇迹。
现在魔方正以益智、健身、健脑的特点被人们重新认识,并进入了我们的休闲领域。
魔方不仅仅是益智玩具,也是一种教学用具、一种运动用品,玩魔方更是象征智慧和时尚的休闲活动。
魔方由三阶正方体衍生出多个品种,已经形成一系列产品线。
玩法也由简单的复原,向复合型手、眼、脑协调运用等多样化竞技运动发展。
快速还原、单手还原、闭目还原(盲拧)、最少步还原等等。
魔方有着其它运动所无法比拟的优势,她起点低,体积不小、投资相对很少,不受年龄、场地限制,随时随地,两手有空就可以拿出来转几下。
转魔方能锻炼逻辑思维能力、增强空间观念,是不可多得的大脑体育活动,魔方比赛也成了手指灵敏度的竞技比赛,参赛时选手的手指都几乎达到了自己灵敏的极限,这是其他运动所无法替代的。
魔方除了渐渐成为受更多人关注的体育运动外,对它的研究也被引入了诸多的科学研究领域。
魔方的发展起源
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魔方的发展起源魔方,又称魔方立方体或者魔方魔方体,是一种由小立方体组成的三维拼图游戏。
它的发展起源可以追溯到上世纪70年代。
一、魔方的发明者——鲁比克魔方的发明者是匈牙利建造师埃尔诺·鲁比克(Ernő Rubik)。
1974年,当时的鲁比克教授在研究立方体结构时,蓦地灵感迸发,设计出了具有旋转功能的立方体拼图。
他将其命名为“魔方”。
二、魔方的初期发展鲁比克于1977年申请了魔方的专利,并在同年开始在匈牙利推广。
起初,魔方主要在匈牙利国内销售,但很快就引起了国际的关注。
1979年,魔方首次进入国际市场,开始在全球范围内销售。
三、魔方的全球热潮上世纪80年代初,魔方在全球范围内掀起了一股热潮。
人们对这个看似简单却又富有挑战性的拼图游戏产生了极大的兴趣。
魔方的解法成为了人们的研究对象,许多人竞相挑战并争相创造解魔方的速度记录。
四、魔方的改进与创新随着魔方的普及和热潮,人们对魔方进行了不断的改进和创新。
浮现了各种不同规格的魔方,如2x2、4x4、5x5等,增加了游戏的难度和挑战性。
此外,还浮现了许多改进版的魔方,如金字塔魔方、镜面魔方等,丰富了魔方的玩法。
五、魔方的影响与应用魔方不仅仅是一种娱乐游戏,它还具有一定的教育意义和应用价值。
解魔方的过程需要思量、逻辑推理和空间想象能力,对培养儿童的思维能力有积极的影响。
此外,魔方还被应用于科学研究、数学教学、人工智能等领域,成为了一个跨学科的研究对象。
六、魔方的发展前景如今,魔方已经成为了世界上最受欢迎的拼图游戏之一。
它的发展前景依然广阔。
随着科技的进步,魔方的制作工艺和材料也在不断改良,使得魔方更加耐用、灵便和易于操作。
同时,魔方的竞技化发展也越来越受到关注,世界各地举办的魔方比赛吸引了众多参预者。
总结:魔方作为一种拼图游戏,源于匈牙利建造师埃尔诺·鲁比克的灵感和创造力。
从1974年魔方的发明到如今,魔方已经成为了全球热门的游戏,并在教育、科研等领域发挥了积极的作用。
魔方的发展起源
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魔方的发展起源魔方,又称魔方立方体或者鲁比克方块,是一种由小立方体组成的三维拼图游戏。
它的发展起源可以追溯到20世纪70年代,是由匈牙利建造师鲁比克·埃尔诺发明的。
鲁比克·埃尔诺是1974年在匈牙利布达佩斯的一所大学担任教职时发明了魔方。
当时,他的目的是研究立方体结构和运动,以及如何将其重新组装。
鲁比克的初衷并非将其作为一种娱乐玩具,而是作为一种教育工具,用来匡助学生理解立方体的结构和运动规律。
鲁比克在设计魔方时,首先确定了一个3x3x3的立方体结构,然后将每一个小立方体的六个面涂上不同的颜色。
每一个小立方体都可以独立旋转,通过旋转和挪移小立方体,玩家可以改变整个立方体的布局。
目标是将每一个面的颜色重新组合成一个完整的面。
在魔方的发展初期,鲁比克遇到了许多难点。
他发现,由于立方体的旋转和挪移,颜色的组合会变得非常复杂,很难找到一种方法将其恢复到最初的状态。
经过长期的研究和实验,鲁比克最终成功地解决了这个问题,并于1974年申请了魔方的专利。
1975年,鲁比克将魔方带到了国际玩具展览会,并引起了广泛的关注。
随后,魔方开始在全球范围内销售,并迅速成为一种风靡全球的益智玩具。
人们被魔方的挑战性和刺激性所吸引,纷纷尝试解开这个立方体之谜。
魔方的成功不仅在于其创新的设计和独特的玩法,还在于它对思维能力和空间想象力的培养。
解决魔方需要玩家具备逻辑思维、分析问题和耐心的能力。
通过不断的练习和挑战,玩家可以提高自己的解决问题的能力,并培养创造力和思维灵便性。
随着时间的推移,魔方的设计也不断创新和改进。
除了经典的3x3x3魔方外,还浮现了2x2x2、4x4x4、5x5x5等不同规格的魔方。
此外,还有一些特殊设计的魔方,如金字塔魔方、长方体魔方等,增加了游戏的多样性和挑战性。
如今,魔方已经成为一种全球性的益智玩具,吸引了无数玩家的参预和热爱。
它不仅是一种娱乐方式,也是一种培养智力和思维能力的工具。
魔方第一课教材
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二阶魔方:它每个边有两个方块,官方版本之一魔方边长为40毫米,另外一个由东贤开发的轴型二阶魔方则为50毫米。二阶魔方的总变化数为 3,674,160 或者大约 3.67×10^6。二阶魔方(Pocket Cube)又称口袋魔方、迷你魔方、小魔方、冰块魔方,为2×2×2的立方体结构。本身只有8个角块,没有其他结构的方块。结构与三阶魔方相近。
魔方在出售时,小立方体的排列使大立方体的每一面都具有相同的颜色,当大立方体的某一面旋转时,其相邻的各面单一颜色便被破坏,而组成新图案立方体,再转再变化,形成每一面都由不同颜色的小方块拼成的大立方体。
别看魔方只有26个小方块,但变化可真是不少。经过计算,魔方总的变化数为
。如果你一秒可以转3下魔方,不计重复,你也需要转4542亿年,才可以转出魔方所有的变化,这个数字是目前估算宇宙年龄的大约30倍。
1980年,复旦大学米尚志教授把魔方传入了中国。在中国,魔方是80年代最抢手的玩具,如同今天孩子们手中的掌上游戏机一样,成为青少年最喜欢的玩具。但是随着改革开放,越来越多的新奇玩具进入了中国,中国的魔方热潮也在渐渐消退。不过最近几年,中国的非正式魔方社、魔方吧正在努力改变公众对于魔方的看法。魔方不仅仅是小孩子的玩具,更是一种休闲放松的方式和体育竞技形式,再加上更有刺激和挑战性的竞速、单拧、盲拧魔方等玩法,越来越多的人正在重新关注魔方。我们中国的选手已经是好几项世界纪录的保持者。
【版块二】:魔方流行史
魔方于1974年问世,1977年魔方首次出现在布达佩斯的玩具商店里,与伯罗圆珠笔、安全火柴一起成为匈牙利的几大发明。80年代初魔方被大家广泛流传。1981年,一位来自英国叫帕特里克·波塞特(Patrick Bossert)的小男孩写了一本名叫《你也能够复原魔方》的书,销量出乎意料的好,掀起了第一次魔方热潮,共售出4亿多个。于是,鲁比克和他的合伙人一同开发了二阶、四阶魔方,销量同样可观。
魔方知识普及20061
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2、发展(事件)
1980年1月,Victor Toth以55秒的成绩赢得了 先锋魔方挑战赛。
1980年7月,MIT麻省理工魔方爱好者俱乐部 成立 。
1981年12月,英国魔方锦标赛 1982年3月,第一届也是唯一的一届加拿大魔
方锦标赛举行 1982年6月,第一届世界魔方锦标赛 1982年11月,第二届全美魔方锦标赛 2003年8月,第二届世界魔方锦标赛
▪
9.81s (平均) 李开隆 2010广州“小魔方”比赛
四阶速拧(4x4x4 Cube)
▪
世界第一:
▪
31.97s (单次) Feliks Zemdegs(澳大利亚) 2010墨尔本赛
▪
35.80s (平均) Feliks Zemdegs (澳大利亚) 2010墨尔本赛
▪
中国第一:
▪
35.40s (单次) 张海旭 2010广州大魔方赛
2、竞速玩法
竞速玩法竞速玩法出现的具体的时间已经 难以考证。当爱好者们已经能够熟练复原 魔方的时候,就开始追求最快的复原。
竞速玩法有几个要点:
1、复原的方法要非常简便。目前竞速玩法的 的方法很多,比如CFOP、桥式法、CFCE 等。现在主流的方法是CFOP。
2、需要一只好的魔方加润滑剂。
3、需要灵巧的手法和快速的观察。
▪
40.86s (平均) 张海旭 2010广东赛
五阶速拧(5x5x5 Cube)
▪
世界第一:
▪
1:01.59(单次) Feliks Zemdegs (澳大利亚)2011墨尔本夏季赛
▪
1:07.01(平均) Feliks Zemdegs(澳大利亚)2011墨尔本夏季赛
▪
中国第一:
魔方的发展起源
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魔方的发展起源引言概述:魔方,作为一种经典的智力游戏,自问世以来向来备受关注。
它的发展历程充满了创新与突破,引领了智力游戏的潮流。
本文将从魔方的起源、发展、技术突破和影响力四个方面来详细阐述魔方的发展起源。
一、魔方的起源1.1 魔方的诞生魔方,又称魔方立方体,最早是由匈牙利建造教授鲁本·埃尔诺·鲁比克于1974年发明的。
他为了研究物体的运动,设计了这个立方体,最初并非作为一种游戏玩具。
1.2 魔方的初步发展鲁比克的魔方最初惟独白色、黄色、蓝色、绿色、橙色和红色六个面,每一个面上有9个小正方形。
随着魔方的推广,人们开始研究如何还原打乱的魔方,逐渐形成为了一套解魔方的方法。
1.3 魔方的全球流行魔方在20世纪70年代末期进入国际市场,很快就风靡全球。
它的独特设计和挑战性的玩法吸引了大量的玩家,成为了一种全球性的智力游戏。
二、魔方的发展2.1 魔方的改进随着魔方的流行,人们开始尝试改进魔方的设计。
1980年代初期,浮现了第一个带有轴心的魔方,使得魔方的转动更加灵便顺畅。
此后,魔方的结构、材质和外观都得到了不断的改进和创新。
2.2 魔方的多样化除了传统的3x3魔方,人们还发明了各种不同尺寸和形状的魔方,如2x2、4x4、5x5等。
这些新型魔方的浮现丰富了魔方的玩法,增加了挑战的难度。
2.3 魔方的电子化随着科技的进步,魔方也逐渐电子化。
人们发明了电子魔方,可以通过电子显示屏显示状态和解法,提供更多的功能和乐趣。
电子魔方的浮现使得魔方更加智能化和互动化。
三、魔方的技术突破3.1 魔方还原算法魔方的还原算法是指通过一系列的操作步骤将魔方从任意状态还原到初始状态的方法。
人们通过不断研究和实践,发展出了各种高效的还原算法,大大提高了还原魔方的效率。
3.2 魔方速拧技术魔方速拧技术是指在规定时间内尽可能多地打乱魔方,然后在给定时间内尽快还原魔方的技术。
通过不断的训练和技巧的应用,人们创造出了各种速拧技术,使得魔方比赛更具挑战性和欣赏性。
魔方知识普及PPT课件
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代。从1980年到1982年总共
售出了将近200万只魔方。
1981年,一个来自英国的小
男孩,帕特里克·波塞特写了
二阶
一本名叫《你也能够复原魔
方》的书,总共售出了将近
150万本。由于魔方的巨大商
机,鲁比克教授和他的合伙
人一同开发了二阶和四阶魔
方,这两个产品同样取得了
四阶
成功。
4
2、 发展(事件)
1980年1月,Victor Toth以55秒的成绩赢得了 先锋魔方挑战赛。
自鲁比克1974年申报了三阶魔方专 利后,魔方就很快风靡世界,让老 鲁也成了一个大富翁,此后各种各 样千奇百怪的魔方,就如雨后春笋 般地冒了出来。 不过魔方的分类 一直没有的都完美的解决。
8
1、魔方的种类
主要有分类方法:一种是按形状来
分类、一 种是按结构来分类。
按形状来分:
1、正四面体 2、正六面体 3、正八面体
20
最少步骤还原 这是最为艰难的玩法,在这种玩法或
者比赛中,不能转动魔方,只能用眼睛观 察魔方的状态,然后思考出最少的步骤来 解决魔方。虽然还没有人能证明出魔方的 最大打乱状态(即需要用最多步骤还原的 状态)是什么,但是普遍认为经过50步无 规则的打乱,3阶魔方就能达到最大状态, 此情况下恢复原状需要22步。目前的世界 纪录是22步还原。
18
脚拧
虽然听起来有些不可思议,但是却是有 人用脚来复原魔方。世界纪录为Chang Jee-Hoon创造的36.94秒 花式拧法
尽管有些人不喜欢竞速或者最少步骤还 原的玩法,而钟情于创造美丽的图案。事 实上这也是相当有难度的,因为要预测每 一块的移动并不是很简单。
19
六面回字公式 U’D F’B L R’U’D 四色回字公式 B2 L R B L2 B F D U’B F R2 F’L R 对称棋盘公式 L2 R2 F2 B2 U2 D2 循环棋盘公式 D2 F2 U'B2 F2 L2 R2 D R’B F D'U L R D2U2 F'U2 六面十字公式 B2 F’L2 R2 D2 B2 F2 L2 R2 U2 F' 四面十字公式 D F2 R2 F2 D’U R2 F2 R2 U' 双色十字公式 U’D F’B L R’U’D L2 R2 F2 B2 U2 D2 三色十字公式 B F’L2 R2 U D'
魔方的发展起源
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魔方的发展起源魔方,又称魔方立方体,是一种由小立方体组成的三维拼图游戏。
它的发展起源可以追溯到上世纪70年代末期。
以下将详细介绍魔方的起源及其发展历程。
一、魔方的起源魔方最早起源于匈牙利,由匈牙利建筑学家埃尔诺·鲁本发明。
1974年,鲁本参加了在布达佩斯举办的巴黎艺术节,期间他看到了一个由小木块组成的立方体拼图,这激发了他的灵感。
他决定设计一种更复杂、更具挑战性的立方体拼图游戏,于是开始了魔方的研发。
二、魔方的设计与原型鲁本花费了数周时间来设计魔方的结构和机制。
他最初的设计是一个3x3x3的立方体,每个面都由9个小立方体组成。
鲁本认为这样的设计可以提供足够的挑战性,同时又不会过于复杂。
他还设计了一种可以旋转各个面的机制,使得玩家可以通过旋转来改变立方体的布局。
三、魔方的发布与反响1977年,鲁本成功地完成了魔方的设计,并将其命名为“魔术方块”。
他将魔方提交给了匈牙利专利局,并于同年获得了专利权。
随后,鲁本开始在匈牙利国内销售魔方,并受到了一些欧洲国家的关注。
1979年,魔方正式进入国际市场。
英国的一家玩具公司Tomy成为了魔方的合作伙伴,他们将魔方重新命名为“魔方”。
魔方很快在全球范围内引起了轰动,成为了当时最受欢迎的益智玩具之一。
四、魔方的演变与改进随着魔方的成功,越来越多的人开始对魔方进行研究和改进。
他们提出了各种各样的解法方法和技巧,使魔方的解法时间大大缩短。
同时,还出现了各种不同尺寸和形状的魔方,如2x2x2、4x4x4、金字塔形魔方等,进一步增加了魔方的挑战性和乐趣。
五、魔方的影响与应用魔方不仅仅是一种益智玩具,它还具有一定的教育和科学价值。
通过解魔方,人们可以锻炼逻辑思维、空间想象力和手眼协调能力。
魔方还被用于心理学研究和人工智能领域,成为了一种重要的实验工具。
此外,魔方还衍生出了各种竞赛和比赛,如魔方速拧比赛、魔方盲拧比赛等。
这些比赛吸引了大量的参与者,形成了一个庞大的魔方爱好者社群。
魔方的发展起源
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魔方的发展起源引言概述:魔方,又称魔方立方体,是一种立体智力玩具,以其独特的结构和变换方式而备受全球玩家的爱慕。
本文将详细介绍魔方的发展起源,从其诞生的背景到不同阶段的创新,以及其在现代社会中的影响。
一、魔方的诞生1.1 诞生背景魔方的诞生可以追溯到上世纪70年代,当时的匈牙利正处于社会主义体制下,与外界的交流受到限制。
在这样的环境下,人们对于智力玩具的需求逐渐增加,希翼能够通过游戏来挑战自己的智力和创造力。
1.2 发明者的灵感魔方的发明者鲁本·阿尔瑟尔是一位匈牙利建造教授。
他的灵感来源于一种叫做“魔方”的机械结构,这种机械结构可以通过旋转来改变形状。
阿尔瑟尔受到了这种机械结构的启示,决定将其应用在立方体上,创造出一种全新的智力玩具。
1.3 魔方的诞生经过多年的研究和实验,阿尔瑟尔于1974年成功地创造出了世界上第一个魔方。
这个魔方由26个小立方体组成,每一个小立方体都可以独立旋转。
阿尔瑟尔将其命名为“魔方”,并在匈牙利内外推广,引起了广泛的关注和兴趣。
二、魔方的创新与演变2.1 不同阶段的改进在魔方诞生后的几年里,许多人对其结构和操作方式进行了改进。
其中最重要的改进是由美国学生埃尔诺·鲁本(Erno Rubik)于1975年提出的“鲁比克魔方”。
他将每一个面的颜色改为了六种不同的颜色,使得魔方更加具有挑战性和创造性。
2.2 机械结构的创新为了提高魔方的转动灵便性和稳定性,许多研究者对其机械结构进行了改进。
他们设计了更精确的轴承和更平滑的旋转机构,使得魔方的转动更加流畅和舒适。
2.3 电子魔方的浮现随着电子技术的发展,电子魔方应运而生。
电子魔方再也不依赖于机械结构,而是通过内置的传感器和电子元件来实现旋转和变换。
这种创新使得魔方更加便携和智能化,为玩家提供了更多的挑战和乐趣。
三、魔方在现代社会中的影响3.1 智力发展魔方作为一种智力玩具,对于玩家的智力发展具有重要的影响。
通过解决魔方的难题,玩家可以锻炼自己的逻辑思维、空间想象力和问题解决能力,提高自己的智力水平。
魔方的发展起源
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魔方的发展起源魔方,又称魔方立方体,是一种由小立方体组成的三维拼图游戏。
它的发展起源可以追溯到20世纪70年代,而其暗地里的故事和创造者则充满了神奇和创意。
一、魔方的发明者魔方的发明者是匈牙利建造师埃尔诺·鲁本(Ernő Rubik)。
他在1974年创造了这个立体拼图,当时他是布达佩斯的一所大学教授。
鲁本的初衷是通过这个拼图来匡助学生理解三维几何学的概念。
二、魔方的设计与结构魔方由27个小立方体组成,每一个小立方体都可以自由旋转。
这些小立方体分为中心块、边块和角块三种类型。
中心块是固定的,不会挪移,而边块和角块则可以在魔方上转动。
魔方的设计和结构非常巧妙。
每一个面上都有一个中心块,它们的颜色是固定的,而其他的小立方体则可以通过旋转来改变位置和颜色的组合。
这种设计使得魔方具有无限的可能性,同时也增加了解谜的难度。
三、魔方的全球爆红魔方最初在匈牙利国内流行起来,但真正引起全球关注是在1980年代初。
当时,一位匈牙利魔方选手在国际比赛中打破了世界纪录,使得魔方开始受到全世界的关注。
随后,魔方迅速传播到其他国家,并在世界各地掀起了一股魔方热潮。
人们纷纷尝试解开魔方的谜题,比赛和交流活动也越来越多。
魔方成为了一种全球性的文化现象,吸引了无数人的兴趣和热爱。
四、魔方的发展和创新随着时间的推移,魔方的发展也在不断进行。
人们不仅仅满足于解开传统的3x3魔方,还开始尝试解开更复杂的魔方,如4x4、5x5甚至更高阶的魔方。
同时,还浮现了各种各样的变形魔方,如金字塔魔方、魔球等。
除了结构上的创新,魔方还在材质和外观上进行了改进。
现在,人们可以选择不同材质的魔方,如塑料、金属甚至是贵重的宝石。
同时,还可以根据个人喜好选择不同的外观设计,如印有个性化图案或者品牌标志的魔方。
五、魔方的益智价值魔方不仅仅是一种娱乐活动,它还具有很高的益智价值。
解开魔方需要运用空间想象力、逻辑思维和手眼协调能力。
通过不断的练习和挑战,人们可以提高自己的思维能力和解决问题的能力。
魔方的发展起源
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魔方的发展起源魔方,又称魔方立方体,是一种由小立方体组成的三维拼图游戏。
它的起源可以追溯到20世纪70年代,由匈牙利建造师埃尔诺·鲁本发明。
魔方的发展经历了多个阶段,从最初的原型到如今的各种不同类型和难度级别的魔方。
1. 原型的诞生魔方的原型最早浮现在1974年,当时埃尔诺·鲁本在匈牙利参观布达佩斯的一家玩具店时,注意到一种由小木块组成的拼图游戏。
这个拼图游戏的特点是可以通过旋转和挪移小木块来改变整体形状。
鲁本受到了启示,并开始思量如何改进这个拼图游戏。
2. 魔方的设计经过数个月的努力,鲁本最终设计出了魔方的原型。
这个原型由26个小立方体组成,每一个小立方体的边长为2.2厘米。
每一个小立方体都可以在三个方向上旋转,通过旋转和挪移小立方体,可以改变整体形状。
魔方的每一个面都由9个小立方体组成,总共有6个面。
3. 魔方的发布与风靡1977年,鲁本将他设计的魔方原型提交给了匈牙利的玩具创造公司。
经过一段时间的改进和测试,魔方于同年正式发布。
魔方一经问世,就迅速风靡全球。
人们被魔方独特的拼图方式和难度所吸引,纷纷购买魔方进行挑战。
4. 魔方的全球热潮魔方的成功引起了全球范围内的魔方热潮。
人们争相购买魔方,并且组织各种魔方比赛和活动。
魔方的解法也逐渐被总结和传播,浮现了各种解法公式和技巧。
魔方不仅成为了一种流行的娱乐活动,还被用于教育和认知训练。
5. 魔方的演化与创新随着时间的推移,魔方的设计和类型也不断演化和创新。
最初的魔方惟独3×3×3的尺寸,后来浮现了更小的2×2×2和更大的4×4×4、5×5×5等。
同时,还浮现了各种特殊形状的魔方,如金字塔魔方、四面体魔方等。
这些不同类型和难度级别的魔方为玩家提供了更多的挑战和乐趣。
6. 魔方的影响与应用魔方不仅仅是一种娱乐活动,它还具有一定的教育和认知训练价值。
通过解决魔方,人们可以锻炼空间想象力、逻辑思维和手眼协调能力。
魔方的发展起源
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魔方的发展起源魔方,又称魔方立方体,是一种由小立方体组成的三维拼图游戏。
它的发展起源可以追溯到20世纪70年代末期,具体而言是在1974年。
起源魔方的发展起源于匈牙利。
当时,由于匈牙利的经济困境和政治环境的限制,人们的娱乐活动受到了很大的限制。
在这种情况下,一位叫埃尔诺·鲁本斯坦(Ernő Rubik)的匈牙利建造教授开始思量如何创造一种有趣的智力玩具,以匡助人们放松和娱乐。
设计与发明埃尔诺·鲁本斯坦在设计魔方时,以立方体为基础,将其分割成27个小立方体,并通过一个中心轴使其可以自由旋转。
魔方的每一个面都由9个小立方体组成,每一个小立方体上都有一个颜色。
这种设计使得魔方可以在旋转的同时保持立方体的完整性。
在设计的过程中,鲁本斯坦遇到了不少难点。
他面临着如何保持魔方的稳定性和可旋转性的挑战,并且需要确保每一个小立方体都能够独立旋转。
经过长期的努力和试验,他最终于1974年成功地发明了魔方。
推广与全球热潮魔方的发明一开始并没有受到广泛的关注,但在一次展览会上,一位匈牙利玩具商人发现了这个有趣的玩具,并决定将其引入市场。
他们将魔方命名为“魔方”,并于1980年开始在匈牙利销售。
魔方很快在匈牙利国内走红,而后逐渐传播到其他国家。
1980年代中期,魔方开始在世界范围内引起哄动。
人们对于如何还原和解开魔方的热情达到了顶峰,各种解法和技巧开始浮现。
魔方的热潮甚至席卷了全球,成为了当时最受欢迎的玩具之一。
影响与进化魔方的发明对智力游戏和拼图游戏的发展产生了深远的影响。
它不仅激发了人们对于解谜和智力挑战的兴趣,还促进了人们的空间想象力和手眼协调能力的发展。
随着时间的推移,魔方也经历了一系列的进化。
不仅有各种各样的形状和尺寸,还有更复杂的设计和更多的层次。
人们通过不断创新和改进,使得魔方的玩法更加多样化和挑战性。
如今,魔方已经成为了一种全球性的文化现象。
它不仅仅是一种玩具,更是一种智力的象征。
在各种比赛和活动中,人们通过竞争和交流,展示着他们在魔方上的技巧和才华。
魔方的发展起源
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魔方的发展起源一、引言魔方,又称魔方立方体或者鲁比克方块,是一种由小立方体组成的三维拼图游戏。
它的发展起源于20世纪70年代,至今已经成为全球范围内备受欢迎的益智玩具。
本文将详细介绍魔方的发展历程,包括其起源、设计者、推广以及影响等方面。
二、魔方的起源魔方的起源可以追溯到1974年,当时匈牙利建造教授鲁比克·埃尔诺在进行立体几何研究时,设计了这个拼图游戏。
鲁比克的初衷是通过这个立方体来匡助学生更好地理解立体几何的概念。
经过多次尝试和改进,鲁比克于1974年获得了魔方的专利,并在1977年正式推出了魔方。
三、魔方的设计与结构1. 魔方的设计魔方由3x3x3个小立方体组成,每一个小立方体都可以自由旋转。
每一个面上都有一个不同的颜色,通常有白、红、蓝、绿、橙和黄六种颜色。
魔方的设计非常巧妙,每一个面上的颜色都是通过小立方体的旋转来改变位置,玩家需要通过不断旋转和挪移小立方体,使每一个面都惟独一种颜色。
2. 魔方的结构魔方的结构非常稳固,每一个小立方体通过轴心连接在一起,可以自由旋转。
每一个轴心都有一个中心块,固定了整个魔方的结构。
小立方体上的凹槽和凸起使得旋转更加顺畅,同时也增加了拼图的难度。
四、魔方的推广与普及魔方的推广和普及离不开鲁比克的努力和一系列的宣传活动。
在魔方刚推出时,鲁比克本人亲自参预了许多展览和演示活动,向公众展示了魔方的魅力。
同时,他还在全球范围内举办了魔方比赛,吸引了大量的参预者。
这些活动使得魔方逐渐走入大众视野,成为一种风靡全球的益智玩具。
五、魔方的影响与意义1. 益智教育魔方作为一种益智玩具,对于智力开辟和思维训练有着积极的影响。
通过解决魔方的难题,玩家可以锻炼自己的逻辑思维、空间想象力和手眼协调能力。
因此,魔方在教育领域得到了广泛的应用,被用于培养学生的创造力和解决问题的能力。
2. 社交交流魔方不仅可以独自解决,还可以进行多人对战。
这种互动形式促进了人与人之间的交流和合作,增强了团队合作意识。
魔方起源(诞生)
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魔方起源(诞生)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。
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第一讲魔方起源一、河图洛书《易传·系辞》有“河出图,洛出书,圣人则之”之说。
传说距今七八千年前的伏羲时代,一龙马从黄河跃出,其身刻有“一六居下,二七居上,三八居左,四九居右”的数字,此为河图。
今河南洛阳孟津老城西北之负图寺(亦名伏羲庙),据说为当年“龙马负图”之处。
大禹治水时,一神龟从洛河爬出,背上的数字排列为“戴九履一,左三右七,二四为肩,六八为足,五居中央”,这就是洛书,如图1所示。
今河南洛宁洛河岸边西长水村旁,有“洛出书处”的古碑,据说为当年“神龟贡书”之处。
河图洛书奇妙地组合排列了9个基本数字,涵盖了自然界周期性和对称性的特征,反映出东方哲学思想的精髓。
2001年8月8日新华社报道,在安徽凌家滩出土的一块玉片和一只玉龟,经测定制作于五千三百年前的新石器时代。
二者紧紧叠压在一起,形象是龟托着玉。
玉龟分背甲和腹甲,由孔和暗槽相连。
玉片呈长方形,正面刻有两个同心圆,小圆内刻有方心八角星纹;大圆对着长方形的四角各刻有一圭形纹饰;两圆之间被平分为八等份,每等份雕刻一圭形纹饰。
这与文献记载中的“河图洛书”相吻合。
有关“龟背图”的传说较早记载于春秋时期的《尚书》,说的是远古的一天,一只大龟驮着洛书出现在中国北方的洛河。
河图洛书后来成为《周易》最主要的来源之一。
二、洛书走入数学1977年,在我国安徽省阜阳地区出土了一件汉代文物,称为“太乙九宫占盘”,如图2所示。
其实盘上的图就是洛书,据此,洛书可简化为图3的形式,称为九宫图。
由于古人给洛书赋予了浓厚的神话色彩,从而引起了后人对九宫图的极大兴趣,作了大量的研究,其结果形成了中国古代数学的重要内容—幻方。
最早把九宫图引入数学的,是汉代(公元2世纪)的徐岳。
徐岳在他的《数术记遗》中讲到14种算法,其中之一是九宫算:“九宫算,五行参数,犹如循环”。
到了北周(公元557年),甄鸾在《数术记遗》对九宫图算作了一段注释:“九宫者,二四为肩,六八为足,左三右七,戴九履一,五居中央”。
这段话和前面关于洛书的传说是一致的。
从此以后,洛书在数学上就被称作九宫图了。
奇怪的是,自汉代徐岳把洛书引入到数学后,除北周甄鸾的注解外,再无人问津。
这种局面一直持续到宋代(公元13世纪),沉默了700多年。
这种沉默绝不是偶然的,与这一时期洛书的失传有关。
根据中国的易学研究史,洛书在宋代之前,曾失传了2000多年。
直到宋代,华山道士陈抟(?—989年)才将密藏的洛书(还有河图等)公诸于世。
显然,陈抟做了一件对中华民族非常有意义的事,但却遭到了所谓疑古派(认为洛书系陈抟伪造)的猛烈攻击。
疑古派的攻击不但没有扼杀洛书,相反,洛书的捍卫者们却发展成为强大的图书派,这就引发了一场持续了900年的大论战。
直到1977年安徽出土了汉代的太乙九宫占盘,论战的胜负才由历史的铁证所裁决。
图书派的胜利,确立了洛书河图为中国文化之源的理论。
宋代洛书的复出,重新鼓舞了人们对九宫图的研究。
杨辉的《续古摘 图1洛书 图2太乙九宫占盘 图3九宫图 图4 三阶幻方 图6 立体幻方 图5 杨辉方法 图10 15子棋游戏图9 四阶幻方 图8 重排九宫游戏 图7 九宫图和重排九宫图11 立体幻方奇算法》(1275年)是这一时期九宫图研究的辉煌成果。
杨辉把图4的九宫图称为纵横图,现在人们则称其为幻方或魔方(Magic square),是一种数学上通用的叫法。
幻方必须满足各方向数字和都相等的条件。
这个条件对于图4的三阶幻方就是:横线:4+9+2=3+5+7=8+1+6=15;纵线:4+3+8=9+5+1=2+7+6=15;对角线:4+5+6=2+5+8=15。
杨辉对幻方进行了相当深入的研究,用他的换位方法,很快就可以把三阶幻方编制出来。
杨辉编制三阶幻方的方法是:九子斜排,上下对易,左右相更(即对角二数各对调),四维挺出(即四边中央的数向外移,变斜排为正排),如图5所示。
在《续古摘奇算法》一书中,杨辉还编制出4至10阶幻方。
杨辉之后,明清两代都有关于幻方的著作。
例如明代程大位的《算法统宗》(1593年),清代方中通的《数度衍》(1661年)。
值得一提的是,清代保其寿在他的《碧奈山房集》中创造出了立体幻方。
有正四面体,正六面体,正八面体,正十二面体等。
如图6是一个正六面体的立体幻方。
保其寿立体幻方的特点是:“8子作24子用,每面4子和各18”。
由上可见,幻方或魔方的概念起源于中国古代洛书,而且人们对幻方的研究一直在持续着。
应该指出的是,洛书是中国5000年前的产物,被视为中华文明之谜。
1988年,韩永贤似乎解开这个千古之谜。
他认为洛书是方位图,也就是上古游牧时代刻在石头上的罗盘(见1989年1月25日《人民日报》)。
由此可见,古代的洛书是转动着的,就像今天使用指南针需要转动一样。
三、幻方走出数学今天,数学上的幻方也转动起来了,这就是我们现在玩的幻立方体,也就是大家习惯称呼的魔方。
由于它是匈牙利人鲁毕克(Rubik)发明的,因此,人们也称其为鲁毕克魔方。
从中国古代洛书到现代鲁毕克魔方的演变和发展,有以下一些事实根据。
1、九宫图起源于洛书的九宫图,数学上称其为幻方。
九宫图有个宫,所以也称为三阶幻方,如图7(a)。
图7(b)是把图7(a)中的各宫减去1得到的。
显然,图7(b)仍然满足幻方的定义,即横线:3+8+1=2+4+6=7+5=12;纵线:3+2+7=8+4=1+6+5=12;对角线:1+4+7=3+4+5=12所以,图7(b)仍是一个幻方。
需要指出的是,图7(b)是一个实物化的幻方。
这种实物化的幻方是中国古代民间出现的一种游戏棋,叫做重排九宫,有时也称为8子棋。
2、重排九宫重排九宫大约出现在中国元代(公元13世纪)之前,是在九宫图基础上发展起来的一种智力游戏。
在九宫棋盘上,放置8个棋子,通过移动棋子(相当于“华容道”的移子法,其实华容道是重排九宫的一种翻版),使8个棋子排列成另外一种图案。
例如,通过移动棋子,从图8(a)变到图8 (b)。
如果从图8 (a)变到图8(c),这就是一种魔方的玩法,图8 (c)称为8子棋魔方。
8子棋的棋子数为8,不满足规则;但是棋盘上却有个宫,我们称8子棋是一种准三阶一维魔方。
重排九宫的发明,真正标志着魔方走出了数学。
重排九宫的花样变化是通过棋子的移动来实现的,而现代鲁毕克魔方是通过转动来变换花样的。
从数学的角度看,重排九宫和现代魔方的根本差别在于维数和力学构造。
据《独粒钻石和华容道》记载,在元代(公元13世纪)重排九宫传到西方,也就是说,中国的魔方是13世纪走向世界的。
外国人在重排九宫的基础上,发明了15子棋。
3、15子棋如图9 (a)是宋代杨辉编制的四阶幻方。
图9 (b)是由图9 (a)各宫减去1得到的,满足幻方的定义,即横线:1+15+12+2=10+4+7+9=6+8+11+5=13+3+14=30纵线:1+10+6+13=15+4+8+3=12+7+11=2+9+5+14=30对角线:1+4+11+14=2+7+8+13=30由于图9 (b)不满足规则,因此,我们称其为准四阶幻方或15子幻方。
如果把图9 (b)的15个数字制作成15个棋子,这就是15子棋了。
15子棋实质上是8子棋的一种发展。
15子棋是19世纪70年代由美国人萨木埃·劳德(Sam Loyd)发明的。
15子棋也称为15个数的游戏,曾经流行于全世界,并在1880年达到狂热的顶点,不过不久就被数学所征服。
15子棋的玩法和重排九宫一样,也是通过移动,把搅乱了的编号棋子复位,使之回到它们原来按顺序编号的适当位置上。
从下面的描述中,我们可以看出15子棋对世界的影响之大,并且使得人们在后来发明新的游戏(或玩具)时,自觉或不自觉地要以15子棋为基本参考点。
德国数学家阿连斯写到:“大约半个世纪以前—19世纪70年代末,美国出现了15子棋的游戏,这种游戏很快就流传开了,无数棋迷被它弄得神魂颠倒”“大洋这一边的欧洲,此时也出现了同样的情况。
在巴黎,这种游戏在露天里,在林荫道上都找到了安身之所”15子棋的发明者劳德描述道:“在70年代初,我是怎样使整个世界都为一盒活动棋子大伤脑筋的。
一个小盒子里,放有15颗棋子,按照正规顺序排列,如图1.10(a)所示。
如果只有14和15两个棋子互换了位置,如图1.10 (b),要解的问题是:逐一移动这些棋子,把14和15两棋子的位置更正过来,使所有棋子都排列成正常的位置。
当时拿出了1000美元奖金,准备奖给能够正确解答此题的第一个人。
尽管人们都孜孜不倦地努力求解,但谁也没有得到这份奖励”(数学家阿连斯证明,图1.10 (b)是一种不可解的排列)。
人们议论着各种趣闻,什么商人为此忘记开张营业啦,一些高官显宦通宵达旦地停留在路灯底下寻找答案啦,船员由于摆弄这个游戏竟然把船搁浅到沙滩上,火车司机把列车开过了站等等。
著名作家马克吐温在他的小说《美国的逐鹿者》里,也有过类似的描述。
由于15子棋有这么大的魔力,因此,人们也把15子棋叫做魔块。
重排九宫和15子棋都可以叫魔方,前者是准三阶一维魔方,后者是准四阶一维魔方。
4、从一维到三维15子棋问题被德国数学家阿连斯彻底解决后,便意味着一维魔方的阶数没有再增加的必要了。
因此,魔方的发展方向只能是维数的增加,也就是说,二维或三维魔方的出现已经是不可避免的事。
而20世纪70年代匈牙利的鲁毕克和日本的石毛(Terutoshi Ishige)几乎同时独立地发展出三维转动魔方就充分说明了这一点。
在三维转动魔方出现之前,中国清代学者保其寿(公元17世纪)就已经提出了立体幻方的概念,并且在数学上编制出了这种立体幻方,如图11 (a)。
图11 (b)是用数字块表示的立体幻方,这种数学上的魔方是二阶三维的,不能转动,所以是组合魔方。
这种思想后来被用于“杂色立方体游戏”。
1879年,波兰数学家斯特因豪斯(H. Steinhaus)在他的《数学万花镜》中记载了一种立方体各面涂颜色的游戏。
1893年,英国数学家马克马洪(P.A. MacMahon)进行过类似的研究。
1948年杂色立方体块游戏被作为商品上市销售。
杂色立方体块游戏是这样的:立方体可以涂上六种颜色,使得它的每个面都有一种不同的颜色。
这样的涂法可以有30种不同的花样。
如果随便从这30个立方体中拿出一个,一定能够找出另外的8个,这8个立方体可以拼成这样一个大立方体,它的每个面都由同样颜色的小立方体拼成,而且整个大立方体各面颜色的排法,正好和最先所拿出的小立方体一样。
由此可见,杂色立方体游戏实质上是一个组合魔方。
从组合魔方到可转动魔方,这里只有一个需要解决的问题—力学结构问题。
在转动魔方出现之前,相继有一些非常类似的玩具问世。
1960年,美国人威廉(William Gustafson)发明了一个立方体拼装玩具,于1963年获得美国专利。