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魔方的歷史

早期的嘗試

1970年三月，Larry Nichols發(fā)明了“Puzzle with Pieces Rotatable in Groups”，并申請了加拿大專利，是個2×2×2的魔方，但是每個方塊之間是用磁鐵互相吸在一起。1972年獲得 美國專利 3,655,201 ，比魯比克教授的魔方早兩年。

第一個魔方

1980年，魔方套裝，在匈牙利Ideal Toys公司制造的玩具。

魔方的色塊

魯比克·艾爾內是匈牙利的建筑學和雕塑學教授，為了幫助學生們認識空間立方體的組成和結構，所以他自己動手做出了第一個魔方的雛形來，其靈感是來自于多瑙河中的沙礫

1974年，魯比克教授發(fā)明了第一個魔方（當時稱作Magic Cube），并在1975年獲得匈牙利專利號HU170062，但沒有申請國際專利。第一批魔方于1977年在布達佩斯的玩具店販售 。與Nichols的魔方不同，魯比克教授的零件是像卡榫一般互相咬合在一起，不容易因為外力而分開，而且可以以任何材質制作。

1979年九月，Ideal Toys公司將魔方帶至全世界，并于1980年一、二月在倫敦、巴黎和美國的國際玩具博覽會亮相。

展出之后，Ideal Toys公司將魔方的名稱改為Rubik"s Cube，1980年五月，第一批魔方在匈牙利出口 。

流行

魔方廣為大眾喜愛是在1980年代。從1980年到1982年，總共售出了將近200萬個魔方。1981年，一個來自英國的小男孩，派翠克·波塞特（Patrick Bossert）寫了一本名叫《你也能夠復原魔方》（ISBN 978-0-14-031483-0）的書，總共售出了將近150萬本 。據(jù)估計，1980年代中期，全世界有五分之一的人在玩魔方 。

更多的魔方

由于魔方的巨大商機，1983年魯比克教授和他的合伙人一同開發(fā)了二階和四階魔方 。并于1986年制造了五階魔方 。

2003年，希臘的Panagiotis Verdes申請了五階到十一階魔方的專利（五階魔方的結構略與魯比克教授的魔方不同），并于2008年在V-Cube公司生產(chǎn)五階、六階和七階的魔方。

許多中國公司生產(chǎn)了復制或者改進的魯比克版本或者V-Cube公司版本的魔方。其中最有名的是包大慶的大雁公司，他們生產(chǎn)孤鴻、凌云、輪回、展翅以及現(xiàn)在的磐石型號。盡管這些產(chǎn)品的合法性值得懷疑，但是相較于原始版本的產(chǎn)品，其較佳的轉動性能使得許多專家級別的競速玩家更愿意使用。

比賽

根據(jù)吉尼斯世界紀錄第一場魔方比賽于1981年3月13日，第一名是慕尼黑出生的Jury Froeschl，花了38秒。

第一個國際性的比賽于1982年6月5日在布達佩斯舉行，當時的比賽項目只有速解魔方，第一名是Minh Thai，花了22.95秒，之后又逐漸增加了其他比賽規(guī)則。

細節(jié)

  日本配色

  官方配色

配色

其實魔方并不只有一種配色，現(xiàn)在所流行的是官方版本，事實上也還有其他版本的配色 （非官方標準六色的方塊不在以下討論范圍中）。

日本配色

日本配色是魯比克教授最初研發(fā)出魔方時的配色，分別為白色、紅色、橘色、黃色、綠色、藍色，其中白藍相對、紅橘相對、黃綠相對，且藍、橘、黃三色以逆時針排列。

在魔方傳至全世界后，魯比克公司聽取色彩研究者的意見，將配色做了更改，但日本則維持原來的配色。目前世界上除了日本生產(chǎn)的魔方外，還有官方二階魔方也是日本配色。

官方配色

魯比克公司聽取色彩研究者的意見，將相對兩面的顏色安排為相同色系，也就是白黃相對、紅橘相對、藍綠相對，且藍、橘、黃三色以順時鐘排列。

V-Cube公司配色

V-Cube公司的配色與魯比克公司的配色相似，只是將白色換成黑色，即黑黃相對、紅橘相對、藍綠相對，且藍、橘、黃三色以順時鐘排列。

其他配色

粉色配色，桃色（品紅色），青色（天藍色），紫色，灰色來代替原本六色中的顏色。

韓國配色

在韓國的比賽中，一般采用黑黃，藍綠，紅橙的配色標準。

結構

三階魔方由1個中心軸/核心球、6個中心塊、12個邊塊及8個角塊構成，當它們組合在一起的時候每個零件會互相牽制不會散開，并且任何一面都可水平轉動而不影響到其他方塊。三階魔方的結構不只一種，例如空心魔方。中國的一些魔方玩家，嘗試對三階魔方結構進行修改，形成適合競速的魔方，這些修改包括對摩擦面接觸方式、尺寸、重量、材質、顏色、邊角處理、彈簧彈力等等的修改，這些修改都很成功，并且受到了世界魔方頂尖選手的青睞。不過這些魔方在中國以外的地區(qū)，依然會面對三階魔方結構專利權的問題。以下是一般魔方的結構。

  中心塊

中心塊

中心塊與中心軸連接在一起，但可以順著軸的方向自由地轉動。

中心塊的表面為正方形，結構略呈長方體，但長方體內側并非平面，另外中心還有一個圓柱體連接至中心軸。

從側面看，中心塊的內側會有一個圓弧狀的凹槽，組合后，中心塊和邊塊上的凹槽可組成一個圓形 。旋轉時，邊塊和角塊會沿著凹槽滑動。

  邊塊

邊塊

邊塊的表面是兩個正方形，結構類似一個長方體從立方體的一個邊凸出來，這樣的結構可以讓邊塊嵌在兩個中心塊之間。

長方體表面上的弧度與中心塊上的弧度相同，可以沿著滑動。立方體的內側有缺角，組合后，中心塊和邊塊上的凹槽可組成一個圓形。旋轉時，邊塊和角塊會沿著凹槽滑動。另外，這個缺角還被用來固定角塊。

  角塊

角塊

角塊的表面是三個正方形，結構類似一個小立方體從立方體的一個邊凸出來，這樣的結構可以讓角塊嵌在三個邊塊之間。

與邊塊相同，小立方體的表面一樣有弧度，可以讓角塊沿著凹槽旋轉。

書寫方式

  U的轉法，即順時鐘轉動上層

為了記錄下復原、轉亂的過程或公式的步驟，會用Singmaster符號來書寫（由David Singmaster發(fā)明） 。書寫方式如下：

R(Right)、L(Left)、U(Up)、D(Down)、F(Front)、B(Back)分別代表右、左、上、下、前、后層。

若是順時針旋轉，則直接寫上符號；若是逆時針旋轉，則在符號后加上“"”或是“i”；若是旋轉180°，則在符號后加上“2”或是“2”。

若要更加詳細紀錄整個過程，還會使用以下符號：

x、y、z分別代表將整個魔方做R、U、F，因為在速解魔方的時候，并不會總是將一個面朝向自己。

r、l、u、d、f、b分別代表右、左、上、下、前、后兩層，代表連中間層一起轉。

M(Middle)、E(Equator)、S(Side)代表旋轉中間層，相當于Rr"、Uu"、Bb" （注意z和S對應的方向不一樣）。

延伸

魔方家族的成員有很多，以下用中心軸的數(shù)量分布來分類。若每個中心軸都是等價的（即對稱性較高），則軸的數(shù)量有可能是4、6、8、12、20、32，因為正多面體具有高度的對稱性，不同的軸數(shù)則對應到不同的正多面體，在這之中四軸、六軸和十二軸又較為常見。另外也有些魔方的中心軸不等價，例如Square 1。以下列出的是較常見的魔方。

四軸魔方

這一類魔方具有四個等價的中心軸，其中較常見的是鉆石魔方、金字塔魔方。

鉆石魔方

原名Skewb Diamond，是一種具有八面體結構的魔方。一共有8個面塊及6個角塊，每一次移動可以旋轉4個面塊及3個角塊120°或-120°，與斜轉方塊、終極斜方具有相似的結構。

鉆石魔方的中心塊 = 斜轉方塊的角塊 = 終極斜方的小塊。

鉆石魔方的角塊 = 斜轉方塊的中心塊 = 終極斜方的大塊 。

鉆石魔方還有許多其他不同的變化形態(tài)，還原的方法也不盡相同。

金字塔魔方

  金字塔魔方

金字塔魔方（Pyraminx）是一種四面體魔方，由德國科學家麥菲特Uwe Meffert教授于1970年發(fā)明。有四個外角塊、四個內角塊和六個邊塊。通過旋轉可以改變其顏色排列。軸旋轉塊可以旋轉后而狀態(tài)不改變。6個邊塊則可以自由旋轉。而四個頂塊可以獨立于其他塊進行自我旋轉。 作為最簡單的異形魔方，金字塔魔方的還原是多種多樣的。對于初學者來說，使用層先法較易還原。方法就是先還原魔方的四面中心塊，再一面面復原。

六軸魔方

這一類魔方具有六個等價的中心軸，其中較常見的是n×n×n的魔方，但外型不一定會做成立方體，例如：七階魔方。實際上，七階以上的魔方是無法做成每小塊同大小的立方體的。

  Pyramorphix

二階魔方

二階魔方的英文官方名字叫做Pocket Rubik"s Cube或Mini Cube，中文直譯叫做“口袋魔方”、“迷你魔方”。與 Pyramorphix （ 英語 ： Pyramorphix ） 具有相似的結構。

Pyramorphix雖然有4個面塊和4個角塊，但每塊都和二階魔方一樣是等價的，每一次移動可以旋轉2個面塊及2個角塊±90°或180°。Pyramorphix與二階魔方的關系類似立方體和正三角形的關系 。

  常見的六軸魔方，從左下開始：二階、三階、四階、五階、六階、七階

三階魔方

即一般的魔方。另外有魔粽（Master Pyramorphix）等變形。

四階魔方

四階魔方的英文官方名字最初稱作為Sebestény Cube，后來在生產(chǎn)前最終定名為Rubik"s Revenge，直譯過來是“魔方的復仇”。

五階魔方

五階魔方的英文名字叫做Professor"s Cube，直譯過來是“專家（玩）的魔方”，也說明了它的難度。另外希臘的V-Cube公司也制造了不同結構的五階魔方，英文名字叫做V-Cube 5 。

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