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魔方基础知识


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” (Rubik's 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: 1. 三阶魔方(Rubik's Cube) 2. 二阶魔方(Pocket Cube) 3. 四阶魔方(Rubik's Revenge) 4. 五阶魔方(Rubik's Professor) 5. 六阶魔方 6. 七阶魔方 7. 金字塔魔方(Pyraminx) 8. 斜转魔方(Skewb) 9. 五魔方(Magaminx) 10. 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。

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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;

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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。

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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(Rubik's 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:

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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。

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如果你对各种奇形怪状的魔方感兴趣,可以戳这个网址:Jaap's 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。

4、魔方最快多长时间能被还原? 这个问题也极为常见。很自然地,还原一个被完全打乱的魔方的时间,在一定程 度上反映了他的水平。 对于标准的三阶魔方来说,一个初学魔方的人,在记住了所有还原步骤以后,大 约需要 2 分钟来还原。这也是用最基础的 “层先法” 还原魔方的基准时间。如 果你听一个人自己会还原魔方,大概需要 5 分钟吧,他一定在骗你。 进入 2 分钟后,一个人的魔方水平大概可以这样衡量:
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1’30:还原魔方不算生疏,很少停下来思考; 1’:能熟练回忆基本还原步骤,基本不需要停下来思考; 40”:能非常熟练地用基本方法还原魔方 或 使用高级方法还原魔方的初学者; 30”:用基本方法还原魔方的接近极限或是使用高级方法还原魔方达到一定水准; 25”:能较为熟练地用高阶方法还原,但连贯性还有待提高; 20”:魔方高手的入门门槛,达到这个门槛后可以参加各种比赛了; 15”:魔方还原达到专业水准,能在一些小比赛中拿到名次; 10”:世界级高手,能在大赛中拿到较好的名次; 8”:世界顶级高手,平均还原事件能达到这个水平的人在国内数一数二,在大部分 比赛中能拿到冠军的水准。

截至 2015 年 10 月 22 日, 单次还原的世界纪录是 5”25, 由 Collin Burns 保持, 五次平均的世界纪录是 6”54,由 Feliks Zemdegs 保持。 如果以三阶平均 10s 为世界级高手标准(世界前 200 名)的话,其他种类的魔 方的相应水平大约是这样的:
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二阶:3”;三阶:10”;四阶:40”;五阶:1’20”;六阶:3’;七阶:4’; 金字塔:5”;斜转:6”;五魔方:1’20”;SQ1:25”。

但实际上,通常来讲,即使你花了这些时间的两倍来还原魔方,都已经算水平很 不错的爱好者了。 我们不禁感叹,人与人的差距真是比人与狗还大啊! 5、著名的魔方高手有哪些?

首先, 不得不提的是我们的 “菲神” ——Feliks Zemdegs , 他是魔方界罕见的天才, 今年不过 20 岁。不过,在魔方界总体都很年轻的情况下(小孩子手速快?), 他也算一个“老将”了。 他厉害在什么地方呢?他厉害在任何地方。无论是低阶魔方、高阶魔方,还是异 形魔方,他都具有世界级的水准。实际上,除了“脚拧”以外,所有比赛他都有世 界级的成绩。尤其是三阶到七阶魔方,他的成绩几乎就是世界纪录的标杆:

Mats Valk, 在三阶魔方上菲神的长期的竞争对手,一度长期保持三阶单次的世界纪录 (5.55s)。 Collin Burns,目前的三阶魔方单次的世界纪录保持者(5.25s),虽说单次成绩有 一定的偶然性,但他还有曾在世界大赛中击败菲神。他的 F2L 的水平极高。 Lucas Etter,目前的二阶平均世界纪录保持者(1.51s),三阶平均世界第二,仅 次于菲神。关键是,他今年才 13 岁! Rami Sbahi,另一个二阶魔方的高手,目前二阶单次的世界纪录保持者,曾保持 平均世界纪录,同样非常非常年轻。 Kevin Hays,高阶魔方(五阶到七阶)上菲神的竞争对手,也是几乎目前唯一的 竞争对手。不过,现在在七阶上也逐渐出现了一些高手。

Marcin Kowalczyk,记忆大师。能在一个小时内记住 41 个三阶魔方并全部成功盲拧还 原。这个纪录有多可怕呢?我们来看一下前十名:

Lin Chen (陈霖),中国高阶魔方目前的第一人,一度握有世界纪录。

Bingliang Li (李 炳良),SQ1 世界排名第一,也是目前中国握有的唯一一项世界纪录。

当然了,魔方高手还有很多很多,这里就不一一列举了。 6、有哪些和魔方相关的网站?
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WCA (世界魔方协会)官网:World Cube Association,它记录了魔方的竞赛规则,每一 次比赛的详细成绩,以及非常详尽的世界排名,还有一些有名的活动。WCA 每两年举办一 次世界锦标赛(World Championship),今年的世锦赛于 7 月在巴西举行(参见 World Cube Association)。 魔方吧:魔方吧? 中国魔方俱乐部,中国最大的魔方论坛。 魔方小站:魔方小站-实现你童年的小小梦想,学习魔方的好地方,教程非常完整和 详尽。

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百度魔方吧:魔方吧_百度贴吧,中国另一个魔方爱好者的聚集地。 粗饼:粗饼· 中国魔方赛事网,感觉是 WCA 官网的汉化版,中国魔方赛事的主要发 布平台。

7、什么牌子的魔方最好? 这个问题初学者会比较关心,也容易引起撕逼,说多了还有广告的嫌疑,在这里 暂时不详细展开,就简单说一下。
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中国的魔方是世界级的,世界高手都在用中国的魔方; Rubik 是最经典的品牌,但是并不适合速拧,只适合收藏; 除了 Rubik 外,国外的知名名牌主要是 V-Cube,挺好,但很贵; 国内的知名品牌在过去有国甲、封三等,现在有圣手、魔域(永骏)、方是、大雁、 Gan 等等; 圣手比较经典,高阶也很不错,但三阶不是最好的; 大雁展翅曾经是世界最好的魔方,logo 也很好看; 魔域的二到七阶魔方都不错,性价比也很高,但是 logo 贴在魔方上就一团,看上 去太丑了;

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Gan 系列的魔方非常好,但不太适合新手。现在(2015 年 10 月)世界上最好的魔 方可能是 Gan356s。 Gan 系列的魔方中心是圆的,很好看,但曾经 logo 贴在魔方上很丑, 现在好看不少了。

以下是我提到的魔方牌子的 logo

以上仅仅是个人观点。 此外,更详细的分析可以参见这个问题下的回答:哪个牌子的魔方最好? - 魔 方 本文已经解答了对魔方有兴趣的人最常见的一些问题,至此告一段落。


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