要研究“上帝之數”,首先當然要研究魔方的複原方法。在玩魔方的過程當中,很多人都知道,將任意一種給定的顏色組合複原都是很容易的事情。這一點已經由魔方的無數傑出紀錄所示範。但是,魔方玩家們所用的複原方法是便於人腦掌握的方法,卻不是轉動次數最少的,因此無助於尋找“上帝之數”。尋找轉動次數最少的方法是一個有一定難度的數學問題。當然,這個問題是難不倒數學家的。早在20世紀90年代中期,人們就有了較實用的算法,可以用平均15分鍾左右的時間找出複原一種給定顏色組合的最少轉動次數。從理論上講,如果有人能對每一種顏色組合都找出這樣的最少轉動次數,那麼這些轉動次數中最大的一個無疑就是“上帝之數”。但可惜的是,4325億億這個巨大的數字成為了人們窺視“上帝之數”的攔路虎。如果采用上麵提到的算法,哪怕用一億台機器同時計算,也要超過一千萬年的時間才能完成。
因此,隻得從數學的角度來看待魔方最少次數轉動這個問題。數學的角度看,魔方的顏色組合雖然千變萬化,其實都是由一係列基本的操作(即轉動)產生的,而且那些操作還具有幾個非常簡單的特點,比如任何一個操作都有一個相反的操作(比如與順時針轉動相反的操作就是逆時針轉動)。對於這樣的操作,數學家們的軍火庫中有一種非常有效的工具來對付它,這工具叫做群論 (group theory),它早在魔方問世之前一百四十多年就已出現了。據說德國數學大師希爾伯特(D Hilbert)曾經表示,學習群論的竅門就是選取一個好的例子。自魔方問世以來,數學家們已經寫出了好幾本通過魔方講述群論的書。因此,魔方雖未成為空間幾何的教學工具,卻在一定程度上可以作為學習群論的“好的例子”。
終於,在1992年,德國數學家科先巴(H Kociemba)提出了一種尋找魔方複原方法的新思路。他發現,在魔方的基本轉動方式中,有一部分可以自成係列,通過這部分轉動可以形成將近200億種顏色組合。利用這200億種組合,科先巴將魔方的複原問題分解成了兩個步驟:第一步是將任意一種顏色組合轉變為那200億種組合之一,第二步則是將那200億種組合複原。
但是,即使是如此,要用科先巴的方法對“上帝之數”進行估算仍不是一件容易的事。尤其是,要想進行快速的計算,最好是將複原那200億種顏色組合的最少轉動次數。後來,一位美國中佛羅裏達大學(Unversity of Central Florida)的數學家裏德(M Reid)用這種方法計算發現,最多經過12次轉動,就可以將魔方的任意一種顏色組合變為科先巴那200億種組合之一;而最多經過18次轉動,就可以將那200億種組合中的任意一種複原。這表明,最多經過12+18=30次轉動,就可以將魔方的任意一種顏色組合複原。
此後隨著計算機技術的發展,數學家們對裏德的結果又作進一步的改進,從30次減為29、27。目前為止,由研究“上帝之數”長達15年之久的計算機高手羅基奇(T Rokicki)的方法計算,又將魔方的最少轉動減少到22次轉動。但這並不代表著這就是“上帝之數”的最佳結果。一切都在不斷變化之中。“上帝”也許是微妙的,我們誰也無法保證它是否會在某個角落為我們留下驚訝,我們唯一有理由相信的也許是:這個遊戲與數學交織而成的神秘的“上帝之數”距離它水落石出的那一天已不太遙遠了。
8魔方世界紀錄
比賽項目成績(秒)紀錄保持者國籍賽事
三階魔方速擰最快708埃裏克荷蘭2008年捷克魔方公開賽
三階魔方速擰平均1128中島悠日本2008年柏公魔方開賽
三階魔方盲擰最快4805Ville Sepp?nen芬蘭2008年瑞典魔方日
三階魔方單手最快1434李承雲韓國2008年漢城魔方公開賽
三階魔方單手平均1829Rama Temmink荷蘭2008年荷蘭魔方公開賽
三階魔方腳擰最快3694張知勳韓國2008年水原魔方公開賽
三階魔方腳擰平均4721Anssi Vanhala芬蘭2008年坦佩雷魔方公開賽
三階魔方最少27Guus Razoux Schultz荷蘭荷蘭2008年美國名人賽
二階魔方速擰最快096埃裏克荷蘭2008年日內瓦魔方公開賽
二階魔方速擰平均328Edouard Chambon法國2008年日內瓦魔方公開賽
四階魔方速擰最快4005埃裏克荷蘭2009年亞琛魔方公開賽
四階魔方速擰平均4794埃裏克荷蘭2009年亞琛魔方公開賽
四階魔方盲擰最快60521Ville Sepp?nen芬蘭2008年瑞典魔方公開賽
五階魔方速擰最快11328Hsuan Chang中國台灣2009年台灣冬季魔方公開賽
五階魔方速擰平均12091Hsuan Chang中國台灣2009年台灣冬季魔方公開賽
五階魔方盲擰最快152200Chris Hardwick美國2006年華盛頓魔方公開賽
六階魔方速擰最快25634丹科恩美國2009年紐瓦克魔方公開賽
六階魔方速擰平均30140丹科恩美國2009年紐瓦克魔方公開賽
七階魔方速擰最快44913Hsuan Chang中國台灣2009年台灣冬季魔方公開賽
七階魔方速擰平均45257Hsuan Chang中國台灣2009年台灣冬季魔方公開賽
8片魔板最快084Olivér Perge匈牙利荷蘭2008年美國名人賽
8片魔板平均096Mátyás Kuti匈牙利2007年比利時魔方公開賽
12片魔板最快172Mátyás Kuti匈牙利2008年比利時魔方公開賽
12片魔板平均195Maté Horváth匈牙利2008年歐洲杯魔方公開賽
魔表最快769Mátyás Kuti匈牙利2007年捷克魔方公開賽
魔表平均860Mátyás Kuti匈牙利2007年波蘭魔方公開賽
五魔方速擰最快5933匠吉田日本2009年尼崎魔方公開賽
五魔方速擰平均10770埃裏克荷蘭2008年比利時魔方公開賽
金字塔魔方速擰最快283Tomasz Kiedrowicz波蘭2008年格但斯克魔方公開賽
金字塔魔方速擰平均415Yohei Oka日本2008年金澤魔方公開賽
SQ-1魔方速擰最快1355Grzegorz Prusak波蘭2008年波茲南魔方公開賽
SQ-1魔方速擰平均1662Kazuhito Iimura日本2008年金澤魔方公開賽
多魔方盲擰24/24
2:15:57Tim Habermaas德國2008年德國魔方公開賽
9魔方旋轉注意事項
1手法。正確手法是用左手大拇指和中指捏住魔方的前後中心點,這樣旋轉起來會輕鬆很多。如果你放在手中任意翻轉,一定會失去方向感。
2顏色。魔方一共有六種顏色,如果你選定複原其中的一麵,隻看這一種顏色,其他顏色不要管,也就是說目標一定要明確。倘若你準備複原白色,半途中又去複原藍色,就很難複原整個魔方。
3原則。複原魔法通常是一層一層複原,即完成第一層,再做第二層,最後做第三層。
4技巧。複原魔方第一層(即底層)不需要太多技巧,技巧都在第二層和第三層。隻要你記好公式,就可以複原六麵了。本書所提供的公式都有規律,非常方便記憶。
5總結。你要記住,動腦比盲目狂練強得多。在練習過程中要時刻注意總結經驗,不要總是從頭轉到尾,什麼都不去思考。
帶著這些知識投入到魔方的練習中,或許你會發現,魔方原來如此簡單。10魔方方位介紹
F=Front(前麵)
F:前麵一層作順時針90度轉(即轉一下)
F′:前麵一層作逆時針90度轉(即轉一下)
F2:前麵一層作順時針180度轉而逆時針180度實際結果與順時針是一樣的。
B=Back(後麵)
B:後麵一層作順時針90度轉(即轉一下)
B′:後麵一層作逆時針90度轉(即轉一下)
B2:後麵一層作順時針180度轉而逆時針180度實際結果與順時針是一樣的。
L=left(左麵)
L:左麵一層作順時針90度轉(即轉一下)
L′:左麵一層作逆時針90度轉(即轉一下)
L2:左麵一層作順時針180度轉而逆時針180度實際結果與順時針是一樣的。
R=Right(右麵)
R:右麵一層作順時針90度轉(即轉一下)
R′:右麵一層作逆時針90度轉(即轉一下)
R2:右麵一層作順進針180度轉,而逆時針180度實際結果與順時針是一樣的。
U=Up(上麵)
U:上麵一層作順時針90度轉(即轉一下)
U′:上麵一層作逆時針90度轉(即轉一下)
U2:上麵一層作順時針180度轉而逆時針180度實際結果與順時針是一樣的。
D=Down(下麵)
D:底麵一層作順時針90度轉(即轉一下)
D′:底麵一層作逆時針90度轉(即轉一下)
D2:底麵一層作順時針180度轉而逆時針180度結果與順時針是一樣的。
Y:整個魔方作一個U方向90度轉
Y’: 整個魔方作一個U’方向90度轉