魔方学习基础知识材料.doc

#+ 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”（Rubiks Cube）。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： 三阶魔方（Rubiks Cube） 二阶魔方（Pocket Cube） 四阶魔方（Rubiks Revenge） 五阶魔方（Rubiks Professor） 六阶魔方 七阶魔方 金字塔魔方（Pyraminx） 斜转魔方（Skewb） 五魔方（Magaminx） 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‘s clock）、魔板（Rubiks Magic）、大师魔板（Master Magic）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 5 kg，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： Jaaps Puzzle Page，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。