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魔方的奥秘
Contents
魔方的起源
1
魔方的构造
2
魔方中的数学
3
魔方花色问题
4
魔方的起源
魔方,Rubik's Cube 又叫魔术方块,也称鲁比克方块。是匈牙利布达佩斯建筑学院厄尔诺·鲁比克教授在1974年发明的。魔方系由富于弹性的硬塑料制成的6面正方体。魔方与中国人发明的“华容道”,法国人发明的“独立钻石”一块被称为智力游戏界的三大不可思议。而魔方受欢迎的程度更是智力游戏界的奇迹。
魔方的起源
最早的魔方是匈牙利的一位叫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。因为他是建筑学和雕塑学教授,所以他自己动手做出了第一个魔方的雏形来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。在他完成第一个作品以后,转动了几下,发现原本齐整的魔方竟然很难恢复,于是他意识到这个新的发明会很不简单。但是他想不到的是,这个边长不到6厘米的玩具竟然会在未来风靡全球,甚至出现了以魔方为道具的运动。
魔方的起源
魔方广为大家喜爱是在80年代。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(Patrick Bossert)写了一本名叫《你也能够复原魔方》(ISBN 0140314830)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成功。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。
魔方的起源
不过最近几年,中国的非正式魔方社群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、单手、盲拧魔方等玩法,越来越多的人正在重新关注魔方。
魔方的构造
三阶魔方由一个连接着六个中心块的中心轴以及结构不一的20个方块构成,当它们连接在一起的时候会形成一个整体,并且任何一面都可水平转动而不影响到其他方块。
四阶魔方相对于三阶来说就要复杂的多,它的构成分为两类,一类中心是一个球体,每个外围的小块连接着中心球的滑轨,在运动时候会沿着用力方向在滑轨上滑动。第二类是以轴为核心的四阶魔方,这类魔方的构成非常复杂,除了中心球和外围块外还有很多附加件。作为竞速运动来说第二种构成的四阶魔方运动速度快,不易在高速转动中卡住。
魔方的构造
中心块与中心轴连接在一起,但可以顺着轴的方向自由的转动。
中心块的表面为正方形,结构略呈长方体,但长方体内侧并非平面,另外中心还有一个圆柱体连接至中心轴。
从侧面看,中心块的内侧会有一个圆弧状的凹槽,组合后,中心块和边块上的凹槽可组成一个圆形。[13]旋转时,边块和角块会沿着凹槽滑动。
魔方的构造
边块的表面是两个正方形,结构类似一个长方体从立方体的一个边凸出来,这样的结构可以让边块嵌在两个中心块之间。
长方体表面上的弧度与中心块上的弧度相同,可以沿着滑动。立方体的内侧有缺角,组合后,中心块和边块上的凹槽可组成一个圆形。旋转时,边块和角块会沿着凹槽滑动。另外,这个缺角还被用来固定角块。
魔方的构造
角块的表面是三个正方形,结构类似一个小立方体从立方体的一个边凸出来,这样的结构可以让角块嵌在三个边块之间。
与边块相同,小立方体的表面一样有弧度,可以让角块沿着凹槽旋转。