弄个魔方来烧脑

2018-05-21 11:55冉浩
红领巾·探索 2018年4期
关键词:个面三阶方块

冉浩

这是一种大名鼎鼎的益智类玩具,你肯定听说过,甚至玩过!它,就是魔方。这种神奇的玩具可以被扭来扭去却不会散架;它以独特的魅力席卷全球,不仅孩子喜欢玩,大人也被这种充满无限可能的玩具深深吸引。我猜,你一定很想快点儿找到破解魔方的办法!喏,我这里倒是有一个。

最初,它只是一个教具

魔方的发明者是匈牙利布达佩斯建筑学院的教授厄尔诺·鲁比克,这位老师最初设计它的时候只是为了帮助学生更直观地理解立方体的构造和空间关系。这个教具包括了上中下三层立方体,每层9块。因为它的中心是个轴,替代了一块立方体,所以,整个教具由26个小立方体构成。立方体的位置可以变化,展示出不同的空间关系。

很快,鲁比克教授就发现他的教具很好玩——一旦这个立方体的顺序被打乱了,要想恢复它还挺费脑子的。作为一个“聪明人”,鲁比克教授开始挑战这个任务——把被扭乱了的魔方恢复原状。花了几个星期的时间,他终于掌握了其中的诀窍。从那时起,这个立方体教具就转变成了一款名叫“魔方”的玩具。那一年是1974年。

1978年,在芬兰的一次国际数学会议上,匈牙利的数学家把魔方带到了会场。令人意想不到的是,一场本来中规中矩的学术会议,变成了“魔方研讨会”。也就是从这时开始,魔方走向了世界。

到了1980年前后,轰轰烈烈的魔方浪潮席卷全球,人们不仅要解魔方,还要看谁能在最短的时间内解开魔方!越来越多的人痴迷于这种玩具,有学生为其荒废学业,有恋人为其分手,甚至还有人因此而变得神神道道。美国威斯康星州的一位大学教师甚至说:“我以为,聪明人永远不要去玩那个东西。”《时代周刊》也附和道:“对‘凡人来说,最好听从这位教师的劝告。”当时,魔方的火爆程度可见一斑。

万千组合

魔方为什么会有这么大的魅力呢?答案在于它的千變万化。以鲁比克教授最初发明的这个标准魔方为例:因为它有3层,所以,也被称为“三阶魔方”。那,三阶魔方在扭动过程中可以产生多少种不同的组合呢?

也就是说,如果一个同学每次扭动魔方的结果都不重复,而且还是在1秒钟扭动3次的情况下。那么,他也需要不吃不喝,玩命干上4 500多亿年。

而且,魔方的玩法也越来越多,要求的难度也越来越大:不仅要把魔方复原,还要从各种方法里面选择最快的方式复原;你如果玩转了三阶魔方,后面还有四阶魔方、五阶魔方、六阶魔方……直到十几阶的魔方等着你。目前,量产的魔方玩具已经达到了十一阶哦!

解魔方有技巧

你知道,现在的顶级高手解锁一个三阶魔方需要多久吗?只需要五六秒的时间!而机器人“魔术手”只需要3秒多的时间。这说明,尽管魔方变化多端,但还是有规律可循的。寻找这些规律,也是“魔方人”孜孜不倦的追求。

实际上,三阶魔方的26个方块并不是一样的。作为六面体的魔方,它的每个面的中心块是被轴固定了的,这6个中心块都只有1个面外露;棱上的12个方块都有2个面外露,且1个方块有2种颜色;角上的8个方块有3个面外露,且1个方块有3种颜色。由于每一面的中心块只有1个面外露,不能变换颜色,所以,中心块是什么颜色的,最终复原以后,中心块所在的那个面就应该是什么颜色的。把握这个原则,你就可以思考如何来复原了,比如,在魔方的顶面先构造出一个白色的“十”字。

当然,有些“魔方人”已总结出了经典的解魔方的手法,通常是这样的:

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