三阶魔方

1007-02-08
相关品牌 魔域文化
外文名 Magic Cube、Rubik's Cube
发明人 鲁比克·艾尔
特点 3×3×3的立方体结构

三阶魔方是3×3×3的立方体结构的魔术方块,为魔术方块系列中最经典也是最早提出的,由匈牙利建筑学教授暨雕塑家鲁比克·艾尔内于1974年发明,最初的名称叫Magic Cube,1980年Ideal Toys公司于贩售此玩具,并将名称改为Rubik's Cube。

机械结构

三阶魔方由1个中心轴/核心球、6个中心块、12个棱块及8个角块构成,当它们组合在一起的时候每个零件会互相牵制不会散开,并且任何一面都可水平转动而不影响到其他方块。三阶魔方的结构不只一种,例如空心魔方。中国的一些魔方玩家,尝试对三阶魔方结构进行修改,形成适合竞速的魔方,这些修改包括对摩擦面接触方式、尺寸、重量、材质、颜色、边角处理、弹簧弹力等等的修改,这些修改都很成功,并且受到了世界魔方顶尖选手的青睐。不过这些魔方在中国以外的地区,依然会面对三阶魔方结构专利权的问题。以下是一般魔方的结构。

中心块

中心块与中心轴连接在一起,但可以顺着轴的方向自由地转动。

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,中心块和棱块上的凹槽可组成一个圆形。旋转时,棱块和角块会沿着凹槽滑动。

棱块

棱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,这样的结构可以让棱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,中心块和棱块上的凹槽可组成一个圆形。旋转时,棱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。

角块

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棱块之间。

与棱块相同,小立方体的表面一样有弧度,可以让角块沿着凹槽旋转。

变化数

三阶魔方的总变化数是:

三阶魔方总变化数的算式是这样得来:

8个角块可以互换位置(8!),也可以旋转(3),但不能单独翻转一个角块,所以总共有8!×38/3种变化状态。

12个边块可以互换位置(12!),也可以翻转(2),但不能单独翻转一个棱块(也就是将其两个面对调),也不能单独交换两棱块的位置,所以总共有12!×212/(2×2)种变化状态。

也就是说,拆散魔术方块再随意组合,有11/12的几率无法恢复原状。(角块或棱块被单独翻转)

对于一个拆散又再随意组合的魔术方块,总变化数则是:

某些魔方在各个面的图案具有方向性,考虑到6个中心块各有4种朝向,但不能仅仅将一个中心块旋转90度,这时总变化数目还要再乘以46/2。此时结果为:

变体

三阶魔方也有许多变体,通常是指结构与三阶魔方相同但外型不同的魔术方块,例如粽子魔方,或外型类似但结构不同,例如空心魔方。特别地,三阶魔方的许多变体是由魔术方块爱好者改装而来。

还原方法

  • 层先法(Layer By Layer,缩写为LBL)

  • 角先法(Corner First)

  • 棱先法

  • Fridrich Method

  • SCAF

  • 8355法

  • 桥式解法(Roux Method)

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【参考来源:维基百科

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