魔方基本知识

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1、什么是魔方 四阶魔方的一些基本数据：发明：Peter Sebesteny 制造：Ideal Toy Co. 尺寸：边长66.0mm变化：7,401,196,841,564,901,869,874,093,974,498,574,336,000,000,000 或者大约7.40x1045.魔方一种用于娱乐的玩具，最初的魔方是三阶立方体，26 个小方块和一个三维十字连接轴组成。其中包含6 个处于面最中心无法移动的块，12 个位于棱上的块和8 个角块 ,物理结构非常巧妙。 它每个面纵横都分为三层，每层都可自由转动，通过层的转动改变小方块在立方体上的位置， 各部分之间存在着制约关系，没有两个小块是完全

2、相同的。六个面每个有一种颜色， 同一个面的各个方块的颜色相同，面与面之间颜色都不相同。一般来说，标准的魔方的颜色应该是蓝、白、红、绿、黄和橙色，其中蓝白相对、绿黄相对、红橙相对。复原魔方要一个好魔方，一双灵巧的手，敏锐的空间想象力和高效实用的转动程序。一些基本术语阶：阶数是指魔方每个边所具有的块数，比如三阶魔方每个边就有3个小块。复原 ：指魔方从非原始状态到原始状态的过程。POP：指在复原中魔方的某些组成部分从魔方上面脱离的情况，如果是出现在比赛中作为无效的复原过程。DNF ： 即 Did Not Finished 指魔方复原者感觉无法在自己满意的时间内完成魔方而弃权的情况，在比赛中可以 有一

3、次 DNF。魔方的起源你知道智力游戏界的三大不可思议吗？它指中国人发明的“ 华容道 ” ，法国人发明的 “ 独立钻石 ” 和匈牙利人发明的“ 魔方 ” 。而魔方受欢迎的程度更是智力游戏界的奇迹。魔方，又叫魔术方块，是匈牙利布达佩斯建筑学院鲁比克教授在1974 年发明的。当初他发明魔方， 仅仅是作为一种帮助学生增强空间思维能力的教学工具。但要使那些小方块可以随意转动而不散开，不仅是个机械难题，这牵涉到木制的轴心，座和榫头等。正如本条目开头所言， 最早的魔方是鲁比克教授发明的，但是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

4、的组成和结构。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。魔方的流行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。

5、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。 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，再加上更有刺激和挑战性的竞速、单手拧魔方的玩法，越来越多的人正在重新关注魔方。魔方的构成三 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

6、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。五阶魔方的构成则更甚于四阶魔方。每发明一种新的高阶魔方都要经过很长时间，因为不仅要考虑到项目的可行性，还要考虑如果将魔方作出来后能不能稳定的用于转动。正是由于这个原因，五阶魔方是官方公布的最高阶魔方，其结构也不是一般的爱好者可以想象出来的。六阶（含） 以上的魔方目前还没有官方版本。不过不久前传言说已经有日本人制作出来样品并且发送法国公司尝试生产了。高

7、阶魔方之所以难以制作，因为如果还是按照三阶魔方同比增加和扩大的话， 角块在转动中可能会因无支撑物而从空中掉落。以前在网上所看到过的所谓八阶魔方后来证明不过是用普通的三阶拼凑出来的。魔方的血统其实魔方并不只有一种配色，现在所流行的是最初的版本，事实上也还有其他版本的配色。第一种是由香港生产的最初的配色，最早在80 年代就有销售，现在大多数销售的和它不同的是将茶色换成了橙色。第二种也是香港生产的，是和第一种同一系列的魔方，但是配色稍有不同。第三种是由美国生产的，配色完全改动，由白对黄，蓝对绿，红对茶。第四种是由匈牙利原产的，配色接近于美国产的魔方。关于它的发明人: 厄尔诺鲁比克（Ern? Rubi

8、k ） ，出生于 1944 年 7 月 13 日，是匈牙利布达佩斯建筑学院的教授，主要科目为建筑和雕塑。他最为出名的就是发明了魔方系列产品，鲁比克是魔方界的教父。魔方的分类 :现实生活中我们碰到的魔方大多数都是三阶魔方，事实上魔方家族的成员有很多， 有的甚至从外表看不出来是魔方，但是它却是是一个魔方系列的玩具。魔方的变种之多，变化之快都是难以预料的，所以条目里介绍的魔方种类离全部的还差得很远，这里所列出的是最著名的、被认识最多的魔方。普通魔方 :这一类魔方保持原来的方形状态，并且严格规定了每一外围块的边长大小必须相同。事实上，不同阶魔方的边长并不是同比增长的，魔方阶数越高，每一块的边长就越少。

9、二阶魔方 :2 阶魔方的英文官方名字叫做Pocket Rubic，中文直译叫做“口袋魔方”。它每个边有两个方块，官方版本之一魔方边长为40 毫米，另外一个由Mefferts 开发的轴型二阶魔方则为47 毫米。二阶魔方的总变化数为3,674,160 或者大约3.67106。目前最快纪录为平均 5 秒左右。三阶魔方 :3 阶魔方的英文官方名字叫做Rubik Cube，也就是用鲁比克教授的名字命名的。它每个边有三个方块，官方版本魔方边长为57 毫米，三阶魔方的总变化数超过4 万亿种，但是世界上最快的魔方爱好者可以在12 秒左右就能复原任意打乱的魔方，所以说魔方是一种不可思议的玩具。四阶魔方 :4 阶

10、魔方的英文官方名字叫做Revenge Cube，直译过来是“复仇魔方”。官方版本大概边长为67 毫米， Mefferts 版本为 70 毫米。四阶魔方被认为是2-5 阶魔方中最不好复原的，虽然 5 阶魔方的变化种类比4 阶多， 但是 4 阶魔方不存在中心块，也就不能用一般的方法进行复原。五阶魔方 :5 阶魔方的英文名字叫做Professional Cube，直译过来是“职业魔方”，也说明了它的难度，完成一个五阶魔方的复原需要大量的公式需要记忆，而最好的魔方爱好者能在2分钟左右就把5 阶魔方复原。变种魔方 :这类魔方保持了原始魔方的外表，但是做出了种种限制，让爱好者不能顺利的按照普通方法完成复原

11、。这一类型的魔方的数量极多，在这里只能列出几种有特点的。Square one:Square One 又叫做 Square1 或者 SQ1， 它的难度主要在于上下两个地面的方块被切割成了可以转动30 度的小块，从而可以产生不同于原始方方正正模样的状态。一般来说，如果能在SQ1 的两种经典型之间任意转换，就证明已经掌握了SQ1 的复原。非对称魔方 :非对称魔方的特点是不是立方体，而是类似于2x3x4 这种类型的状态。捆绑魔方 :捆绑魔保持原有魔方的状态，但是做出了一些限制，比如把相邻的两个方块做成一个，这样就无法使用原来可以的移动方法进行复原了。异型魔方 :异型魔方相对原始魔方的变化较大，但是原理

12、基本上相同。初玩的爱好者通常会被它们怪异的外型唬住，其实它们一般都可以看成普通的2 阶或 3 阶魔方。Skewb:四轴十二面体魔方Megaminx: 十二轴十二面体魔方，俗称“五魔方”Pyramid金字塔魔方 。连体魔方 :连体魔方的创意非常有趣，它们的外型也同样引人注目。衍生魔方 :这类魔方类玩具已经脱离了魔方的状态，成为了有自己风格的一类玩具。魔球 :名称为Magic Ball ，为球形，但是基本上是2 阶的结构。魔板 :名称为Magic，板型结构。 魔表 :名称为Clock ，圆型结构。魔方的普通玩法:这类玩法适合拿魔方当作放松和娱乐的爱好者。他们通常仅仅满足于复原一个魔方，不会追求更高

13、的标准。竞速玩法 :出现的具体的时间已经难以考证。当爱好者们已经能够熟练复原魔方的时候，就开始追求最快的复原。竞速复原有几个要点：使用的方法要最简便，但是随之产生的问题是步骤越少，需要记忆的公式就越多；使用的魔方需要最适合竞速使用，不会卡住或者打滑，所以出现了为魔方专用润滑油；灵巧的双手， 因为拥有方法和好的魔方不是最重要的，双手能够熟练的转动魔方才能有最高的效率。目前世界上还原3 阶魔方速度最快的是日本人Shotaro Makisumi ，他被魔方界的人昵称为“Macky ” ，他在比赛中的平均速度一般是在13 秒左右，最近几年的大赛冠军尽被他收入囊中。他和世界上大多数魔方高手使用的方法是被

14、称为“Fridrich Method ”的复原法，这种方法是由美国人Jessica Fridrich 女士发明的。最少步骤还原:最为艰难的玩法，在这种玩法或者比赛中，不能转动魔方，只能用眼睛观察魔方的状态， 然后思考出最少的步骤来解决魔方。虽然还没有人能证明出魔方的最大打乱状态（即需要用最多步骤还原的状态）是什么，但是普遍认为经过50 步无规则的打乱，3 阶魔方就能达到最大状态，此情况下恢复原状需要23 步。目前的世界纪录是28 步还原， 耗时2 个半小时。盲拧 :可以说是每个魔方玩家的梦想。盲拧的定义就是不用眼睛观看魔方（可以记忆），进行复原的过程。计时是从第一眼看到魔方开始的，也就是说记忆

15、魔方的时间也算在总时间内。这种玩法对一个人的记忆力和空间想象力有极大的考验。3 阶竞速赛高手Macky 也是盲拧的好手，他在去年的世界锦标赛上第一次突破3 分钟大关， 但是这个纪录随后不久就被美国人Leyan Lo 打破。今年的比赛中，他们两个双双超出自己的最好成绩，Lo 的成绩为2 分 36 秒， Macky 则创造了新的纪录，为2 分 18 秒。单拧 :即单手转动魔方进行复原，对手指的灵活程度要求很高。因为没有另外一只手的帮助，魔方难以保持平衡，尤其是在高速转动的过程中。目前世界纪录为Macky 创造的 23 秒 26。脚拧 :虽然听起来有些不可思议，但是却是有人用脚来复原魔方。目前没有这

16、一项的世界纪录。有记载的最好成绩为2 分半钟。图案 :有些人不喜欢竞速或者最少步骤还原的玩法，而钟情于创造美丽的图案。事实上这也是相当有难度的，因为要预测每一块的移动并不是很简单。魔方的解法 :魔方的解法有很多种，最常用的是棱先、角先和层先。在书写魔方转动步骤的时候，有一些国际约定需要注意：层表示约定： F、B、L、R、U、D 分别代表前、后、上、下、左、右面，四阶和五阶魔方则增加 f、 b、l、r、u、d 符号，意为中间层。转动约定：如果为顺时针转动，则层符号后无内容；若逆时针转动90 度，则记为层符号+“” ，比如上方第一层逆时针转动90 度，则记为 F；如果转动180 度，则记为层符号 + “2” ，比如上方第一层转动180 度，记为F2。二阶的解法 :非常简单，一般来说都是使用层先解法，即将底面一层的色块先归位，然后再用三阶魔方里面的角公式将上层的色块对位、对色即可完成。三阶 :层先 ,这类解法分为以下几个步骤：选择一个颜色作为底面色，然后使用基本公式将其拼成一面.将底层的边色归位将第二层归位:将最上层转出一个“十”字,将最上层利用公式填满同一种颜色,角块归位、对