魔方知識普及

關于魔方知識普及第1頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日魔方知識普及講座

1.魔方的起源與發(fā)展2.魔方的種類及三階魔方的各種玩法3.魔方運動在中國發(fā)展突破4.魔方世界紀錄5.普通三階魔方的復原（簡介）6.魔方與世博會7.近期魔方相關新聞8.魔方鑒賞第2頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日一、魔方的起源與發(fā)展

1、起源

魔方，Rubik‘sCube又叫魔術方塊，也稱魯比克方塊。是匈牙利布達佩斯建筑學院厄爾諾·魯比克教授在1974年發(fā)明的。魔方是由富于彈性的硬塑料制成的6面正方體，它與中國人發(fā)明的“華容道”，法國人發(fā)明的“獨立鉆石”一塊被稱為智力游戲界的三大不可思議，而魔方受歡迎的程度更是智力游戲界的奇跡。第3頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日

當初他發(fā)明魔方，僅僅是作為一種幫助學生增強空間思維能力的教學工具。直到魔方在手時，他將魔方轉了幾下后，才發(fā)現(xiàn)如何把混亂的顏色方塊復原竟是個有趣而且困難的問題。魯畢克就決心大量生產(chǎn)這種玩具。魔方發(fā)明后不久就風靡世界，人們發(fā)現(xiàn)這個小方塊組成的玩意實在是奧妙無窮。

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魔方廣為大家喜愛是在80年代。從1980年到1982年總共售出了將近200萬只魔方。1981年，一個來自英國的小男孩，帕特里克·波塞特寫了一本名叫《你也能夠復原魔方》的書，總共售出了將近150萬本。由于魔方的巨大商機，魯比克教授和他的合伙人一同開發(fā)了二階和四階魔方，這兩個產(chǎn)品同樣取得了成功。二階四階第5頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日魔方總的變化數(shù)約等于4.3*1019

三階魔方總變化數(shù)的道理是這樣：六個中心塊定好朝向后，我們就不可以翻轉魔方了，而他們也正好構成了一個坐標系，在這個坐標系里，8個角色塊全排列8!，而每個角色塊又有3種朝向，所以是8!*38，12個棱色塊全排列每個有2種朝向是12!*212，這樣相乘就是分子，而分母上3*2*2的意義是，保持其他色塊不動，不可以單獨改變一個角色塊朝向，改變一個棱色塊朝向，和單獨交換一對棱色塊或一對角色塊的位置。第6頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日2、發(fā)展（事件）1980年1月，VictorToth以55秒的成績贏得了先鋒魔方挑戰(zhàn)賽。1980年7月，MIT麻省理工魔方愛好者俱樂部成立。1981年12月，英國魔方錦標賽1982年3月，第一屆也是唯一的一屆加拿大魔方錦標賽舉行1982年6月，第一屆世界魔方錦標賽1982年11月，第二屆全美魔方錦標賽2003年8月，第二屆世界魔方錦標賽

第7頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日

2007年10月，第四屆世界魔方錦標賽是繼1982年6月，在匈牙利首都布達佩斯舉行的第一屆魯比克魔方世界錦標賽后的第四次錦標賽。來自32個國家的278名選手參加了這次為期3天的比賽。選手們根據(jù)不同形式的規(guī)定完成比賽，其中包括蒙眼和單手操作。這次比賽匈牙利選手為50名、美國39名、日本22名，獎金2萬歐元。立陶宛、印度尼西亞和墨西哥等國也派選手來參加了比賽。匈牙利14歲選手古迪馬伽什在比賽中獲得蒙眼以及四階魔方第一名。本次錦標賽的三階最好成績?yōu)?0秒88，與世界紀錄還相差約1秒。

第8頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日

2009年9月，第五屆世界魔方錦標賽

這次的世界魔方錦標賽共吸引了來自４０多個國家和地區(qū)的４５０名選手前來參加，其中最小的選手只有１２歲。根據(jù)使用魔方的不同，比賽被分為三階和四階等多個類別。最后，一位年僅１８歲的日本選手贏得了四階組的冠軍，成績?yōu)椋矗得耄保?。?頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日二、魔方的種類及三階魔方的玩法

自魯比克1974年申報了三階魔方專利后，魔方就很快風靡世界，讓老魯也成了一個大富翁，此后各種各樣千奇百怪的魔方，就如雨后春筍般地冒了出來。不過魔方的分類一直沒有的都完美的解決。第10頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日1、魔方的種類

主要有分類方法：一種是按形狀來分類、一種是按結構來分類。按形狀來分：１、正四面體２、正六面體３、正八面體４、正十二面體５、菱形十二面體6、十四面體7、二十面體8、球形體

9、柱形體

第11頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日正四面體一階魔方打亂狀態(tài)第12頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日正八面體魔方其打亂狀態(tài)第13頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日正十二面體魔方代表正二十面體魔方代表第14頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日魔方種類展示第15頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日第16頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日第17頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日第18頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日按結構分

１、兩極類２、四軸類３、六軸類４、八軸類５、十二軸類

6、多軸類與混合軸類

魔方是由多個旋轉面組成的，每個旋轉面都是以一個中心點來轉的，與中心點垂直就是所謂的軸。所有的軸又相交于一點稱核心，也就是魔方的內(nèi)核塊了。大煙頭（資深魔友）覺得按結構分類更科學一點，因為它們的結構相似，解法相通。第19頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日另外按旋轉過程中有些魔方的形狀會不斷變化，由此可分為兩類：

1、傳統(tǒng)類：是指旋轉過程中魔方的外觀形狀保持不變，如常見的二階、三階、四階等六面體魔方。

2、形變類：旋轉過程中魔方的形狀會不斷變化，如常見的SQ1魔方、二階金字塔魔方、二階卡通魔方等。第20頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日三階魔方的各種玩法1、普通玩法這類玩法適合拿魔方當作放松和娛樂的愛好者。他們通常僅僅滿足于復原一個魔方，不會追求更高的標準。45歲的英國建筑工人格雷厄姆·帕克就花費了26年還原一個魔方。2、競速玩法競速玩法競速玩法出現(xiàn)的具體的時間已經(jīng)難以考證。當愛好者們已經(jīng)能夠熟練復原魔方的時候，就開始追求最快的復原。第21頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日競速玩法有幾個要點：1、復原的方法要非常簡便。目前競速玩法的的方法很多，比如CFOP、橋式法、CFCE等?，F(xiàn)在主流的方法是CFOP。2、需要一只好的魔方加潤滑劑。3、需要靈巧的手法和快速的觀察。第22頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日單擰即單手轉動魔方進行復原，對手指的靈活程度要求很高。因為沒有另外一只手的幫助，魔方難以保持平衡，尤其是在高速轉動的過程中。其復原方法仍為CFOP，但它又有自己的公式體系。目前世界紀錄為LeeSeung-Woon創(chuàng)造的14.34秒。第23頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日盲擰盲擰可以說是每個魔方玩家的夢想。盲擰的定義就是不用眼睛觀看魔方（可以記憶），進行復原的過程。計時是從第一眼看到魔方開始的，也就是說記憶魔方的時間也算在總時間內(nèi)。這種玩法對一個人的記憶力和空間想象力有極大的考驗。目前盲擰世界紀錄為30.94秒，由莊海燕保持。第24頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日腳擰雖然聽起來有些不可思議，但是卻是有人用腳來復原魔方。世界紀錄為ChangJee-Hoon創(chuàng)造的36.94秒花式擰法盡管有些人不喜歡競速或者最少步驟還原的玩法，而鐘情于創(chuàng)造美麗的圖案。事實上這也是相當有難度的，因為要預測每一塊的移動并不是很簡單。第25頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日六面回字公式U’DF’BLR’U’D

四色回字公式B2LRBL2BFDU’BFR2F’LR

對稱棋盤公式L2R2F2B2U2D2

循環(huán)棋盤公式D2F2U'B2F2L2R2DR’BFD'ULRD2U2F'U2

六面十字公式B2F’L2R2D2B2F2L2R2U2F'

四面十字公式DF2R2F2D’UR2F2R2U'

雙色十字公式U’DF’BLR’U’DL2R2F2B2U2D2

三色十字公式BF’L2R2UD'

第26頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日最少步驟還原這是最為艱難的玩法，在這種玩法或者比賽中，不能轉動魔方，只能用眼睛觀察魔方的狀態(tài)，然后思考出最少的步驟來解決魔方。雖然還沒有人能證明出魔方的最大打亂狀態(tài)（即需要用最多步驟還原的狀態(tài)）是什么，但是普遍認為經(jīng)過50步無規(guī)則的打亂，3階魔方就能達到最大狀態(tài)，此情況下恢復原狀需要22步。目前的世界紀錄是22步還原。第27頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日三、魔方在中國的發(fā)展與突破19世紀80年代，魔方風靡世界，魔方在中國也風靡一時。當時人們僅把它當作一種兒童益智玩具。之后魔方的火熱也漸漸消退。但最近5年，魔方運動卷土重來，并在全國掀起了更大的魔方熱潮。第28頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日2003年9月：魔友IE建立了第一個QQ魔方群（就是現(xiàn)在中國魔方俱樂部實名群的前身），這個弱小的群當時只有5個魔友：IE（大連）、冰雹（唐山）、roundy（廣州）、weisszq（西安，現(xiàn)在上海工作）、cube_master（廣州），這個算是魔方吧的前身吧！

第29頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日2004年2月：魔方吧論壇成立，創(chuàng)辦人是廣州的霍先生（論壇ID為cube_master，魔友們也稱霍哥、老大），魔方吧論壇成立為魔友們交流撘起了非常好的平臺，使得各地魔友得以相互交流、切磋，讓更多的人重新認識了魔方，為中國魔方的復興做出了巨大的貢獻。第30頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日2005年11月25日：魔友第一次上CCTV表演魔方：魔友gan（江淦源）、roundy(許宇輝)、淳淳（楊淳）首次上央視CCTV3“想挑戰(zhàn)嗎”欄目表演魔方，讓國人首次了解到速解魔方的魅力。第31頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日2006年6月：國內(nèi)第一款適合速擰的三階國甲面世（國甲第一版，有黑白藍三色）。為國內(nèi)廣大魔友帶來福音，可以不用再花很多錢就能玩能很棒的魔方了。國甲為魔方在國內(nèi)的推廣和興盛也起了非常大的作用。

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魔方在國內(nèi)越來越受歡迎，特別在學生群體中。涌現(xiàn)出不少厲害玩家，當時國內(nèi)的第一高手是同濟大學土木工程專業(yè)的07年畢業(yè)生Gan；而國內(nèi)知名高手大多分布在不同高校，如華南理工大學的錄，暨南大學研究生占星術士（目前吉尼斯盲擰世界記錄保持者），南武中學的開心仔（獲香港魔方公開賽冠軍）……還有很多前一代的老玩家，他們曾經(jīng)通過自我摸索達到很高的水平。

第33頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日2007年10月1日：國內(nèi)第一次WCA認可的魔方公開賽順利舉行。這是在廣州舉辦了第一次國內(nèi)正式比賽，Chris（柯言）擔任WCA代表，比賽項目設有三階速擰，三階單手還原，三階肓擰，二階速擰，四階速擰，五階速擰，SQ1速擰。本次比賽及引了多個省份包括香港特區(qū)的魔友參加，使我國魔友的成績首次出現(xiàn)在WCA的排名表上。

2009年10月魔方世界電子雜志開始發(fā)行。目前已經(jīng)發(fā)行了8期。第34頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日

與此同時高校魔方組織，也相繼在各大高校成立。

2004年11月：國內(nèi)第一個高校魔方論壇成立：云南農(nóng)業(yè)大學魔友“我是淳淳”建立了國內(nèi)第一個“魔方協(xié)會”社團，成員最多時多達近50人。

2007年9月，中山大學左右腦（魔方社）協(xié)會成立。

2009年9月，襄樊學院魔方協(xié)會成立。大學的魔方社團，是一個很好的交流和共同進步平臺，雖然國內(nèi)的大學魔方社團還不具備象美國加洲理工大學，麻省理工等大學那樣的規(guī)模，但同樣很有自己的特色。

第35頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日四、魔方的世界紀錄三階速擰(Rubik'sCube)

世界第一：

6.65s(單次)FeliksZemdegs（澳大利亞）2011墨爾本夏季賽

7.87s(平均)FeliksZemdegs（澳大利亞）2011墨爾本夏季賽中國第一：

7.77s(單次)朱哲廷（臺灣）2010臺灣夏季賽

9.81s(平均)李開隆2010廣州“小魔方”比賽四階速擰(4x4x4Cube)

世界第一：

31.97s(單次)FeliksZemdegs（澳大利亞）2010墨爾本賽

35.80s(平均)FeliksZemdegs（澳大利亞）2010墨爾本賽中國第一：

35.40s(單次)張海旭2010廣州大魔方賽

40.86s(平均)張海旭2010廣東賽五階速擰(5x5x5Cube)

世界第一：

1:01.59(單次)FeliksZemdegs（澳大利亞）2011墨爾本夏季賽

1:07.01(平均)FeliksZemdegs（澳大利亞）2011墨爾本夏季賽中國第一：

1:10.86(單次)張璿（臺灣）2010臺灣公開賽

1:14.98(平均)張璿（臺灣）2010臺灣公開賽第36頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日三階盲擰(3×3:Blindfolded）

世界第一：30.90sAlejandroOrozcoCasillas（墨西哥）TulancingoOpen2010中國第一：30.94s莊海燕(北京)2010西安公開賽（新的僅供與WCA成績對比就行30秒47CCA鄭州賽）三階單手(3×3:One-handed)

世界第一：11.19s(單次)PiotrAlexandrowicz（波蘭）2010

14.76(平均)FeliksZemdegs（澳大利亞）2010中國第一：14.38s焦曉峰2010長春公開賽

17.17(平均)林浩正（臺灣）2010臺灣公開賽三階腳擰(3×3:Withfeet)

世界第一：31.56s(單次)AnssiVanhala（芬蘭）2011赫爾辛基公開賽

42.08s(平均)AnssiVanhala(芬蘭)2009中國第一：1:11.05(單次)黃宇瑍（臺灣）2010臺灣公開賽

1:16.17(平均)黃宇瑍（臺灣）2010第37頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日五、三階魔方還原方法簡介層先法還原魔方的思想：1、層先法中魔方是一層一層被還原的。絕大多數(shù)人認為魔方是一面一面還原的，其實不然，相信大家小時候都玩過拼版，它是一層一層往上拼的，魔方也是，只不過拼版是二維，魔方是三維稍微復雜了一點。2、做完每一個步驟后都要將打亂的步驟還原。大家在還原魔方的時候經(jīng)常會遇到這樣的情況，在復原好第一層再復原另一層的時候，發(fā)現(xiàn)雖能復原好第二層但剛復原的第一層又被打亂了。所以在復原時當你完成目的后你要有還原步驟。還原的思想有兩種，一種是某一層順轉后再逆轉，另一種是某一層轉360度。第38頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日3、魔方的還原過程是一個棱塊、角塊不斷以正確方式結合的過程。4、無論怎么轉動魔方，六個中心塊的相對位置是固定不變的。第39頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日魔方公式說明公式說明（1）R-right-魔方右層，L-lift-魔方左層，U-up-魔方上層，D-down-魔方下層，F(xiàn)-front-魔方前層，B-back-魔方后層。（2）順時針用字母表示，如U表示上層順時針旋轉90度。（3）逆時針用一撇表示，如U'表示上層逆時針旋轉90度。（4）180度用2來表示，如U2表示上層順時針旋轉180度，U'2表示上層逆時針旋轉180度。（5）相應的小寫字母f、b、l、r、u、d代表轉動兩層。（6）x(整個魔方以R的方向轉動)，y(整個魔方以U的方向轉動)，z(整個魔方以F的方向轉動)。第40頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日層先法復原的基本步驟示意圖：層先法通常是分這七步完成，故也稱七步法。注：本教程以白色為底面，為了方便編寫與學習，下面統(tǒng)一把白色作為底面。第41頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日十字架正確十字架錯誤第42頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日魔方與世博會1982年的世博會在美國小城諾克斯威爾市舉行。參展諾克斯維爾世博會的匈牙利館內(nèi)展出了魯比克教授的魔方，人們發(fā)現(xiàn)這個小方塊組成的玩意實在是奧妙無窮。一時間，魔方成為廣受歡迎的智力遊戲玩具。美國的小城諾克斯維爾舉辦了1982年世博會，它向世界證明了一個依托山谷的小城同樣有能力籌辦這樣的盛事。這是一屆典型的美國世博會，娛樂、美食、狂歡、購物、獵奇是上世紀80年代美國民眾喜愛的生活內(nèi)容。在這次博覽會上，能源是其重要議題，然而一個與能源無關的小發(fā)明“魔方”卻影響了幾代人，雖然不能引起能源革命，卻足以引發(fā)人們的“頭腦風暴”?！澳Х健绷料嗌虾Ｊ啦┠Х绞巧鲜兰o80年代最搶手的玩具，如同今天孩子們的掌上游戲機一樣，成為青少年最喜歡的玩具。但是隨著越來越多的新奇玩具進入了中國，魔方熱潮也在漸漸消退。這個曾經(jīng)風靡中國的益智玩具，在淡出人們視線十幾年后，近期又開始流行起來。2010年上海世博會上海企業(yè)聯(lián)合館也以“魔方”為概念。昵稱為“魔方”的上海企業(yè)聯(lián)合館占地面積約4000平方米，位于世博會企業(yè)館展區(qū)，建成后是一個具有智能技術、夢幻意境和互動體驗的生態(tài)環(huán)保建筑。這個展館“魔方”的外墻面材料由可再生利用的原料粒子做成，展示了節(jié)能環(huán)保設計理念和先進科技?！澳Х健崩萌蜃钚碌奶柲馨l(fā)電技術，實現(xiàn)能源利用新突破。建筑屋頂上布置了2200平方米的太陽能集熱屏，收集太陽能生成的95°C熱水，通過超低溫發(fā)電新技術，輸出超過200千瓦以上的電功率，可供建筑展覽和日常用電。第43頁，共53頁，2023年，2月20日，星期日“魔方”還充分利用自然界資源，回收場地內(nèi)的雨水，經(jīng)過沉淀、過濾和儲存，用于場館內(nèi)的日常用水和“噴霧”用水。“噴霧”不僅可降低局部環(huán)境溫度、凈化空氣，還可按照程序控制，在建筑立面上形成豐富多樣的噴射圖案，令“魔方”外觀呈現(xiàn)多變、飄逸的特點。

此外，上海企業(yè)聯(lián)合館館標也取用了“魔方”的設計概念，整個標志采用藍色與綠色透明相間、通透自然的白玉蘭形狀。其中藍色象征著工業(yè)、科技、精準，綠色象征著環(huán)保與和諧，顯示出上海企業(yè)強韌的生命力和博大的包容力，并與企業(yè)館建筑“天人合一”的設計概念和“莊周夢蝶”的實體體驗相呼應。

世博歷史之謎魔方成名于諾克斯維爾世博會，那屆世博對中國有何特殊意義？1982年諾克斯維爾世博會是新中國首次參加的世博會，也是改革開放后中國在大型國際展覽會上的首次亮相。當時的美國人很少了解中國，他們對神秘的中國充滿了好奇，中國館前每天都排著長長的等待參觀的隊伍。最后的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，中國館每天接待觀眾近3萬人，竟然占世博