第二部分魔方遊戲1(3 / 3)

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708埃裏克荷蘭2008年捷克魔方公開賽

三階魔方速擰平均1128中島悠日本2008年柏公魔方開賽

三階魔方盲擰最快4805Ville Sepp?nen芬蘭2008年瑞典魔方日

三階魔方單手最快1434李承雲韓國2008年漢城魔方公開賽

三階魔方單手平均1829Rama Temmink荷蘭2008年荷蘭魔方公開賽

三階魔方腳擰最快3694張知勳韓國2008年水原魔方公開賽

三階魔方腳擰平均4721Anssi 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096埃裏克荷蘭2008年日內瓦魔方公開賽

二階魔方速擰平均328Edouard Chambon法國2008年日內瓦魔方公開賽

四階魔方速擰最快4005埃裏克荷蘭2009年亞琛魔方公開賽

四階魔方速擰平均4794埃裏克荷蘭2009年亞琛魔方公開賽

四階魔方盲擰最快60521Ville Sepp?nen芬蘭2008年瑞典魔方公開賽

五階魔方速擰最快11328Hsuan Chang中國台灣2009年台灣冬季魔方公開賽

五階魔方速擰平均12091Hsuan Chang中國台灣2009年台灣冬季魔方公開賽

五階魔方盲擰最快152200Chris Hardwick美國2006年華盛頓魔方公開賽

六階魔方速擰最快25634丹科恩美國2009年紐瓦克魔方公開賽

六階魔方速擰平均30140丹科恩美國2009年紐瓦克魔方公開賽

七階魔方速擰最快44913Hsuan Chang中國台灣2009年台灣冬季魔方公開賽

七階魔方速擰平均45257Hsuan Chang中國台灣2009年台灣冬季魔方公開賽

8片魔板最快084Olivér Perge匈牙利荷蘭2008年美國名人賽

8片魔板平均096Mátyás Kuti匈牙利2007年比利時魔方公開賽

12片魔板最快172Mátyás Kuti匈牙利2008年比利時魔方公開賽

12片魔板平均195Maté Horváth匈牙利2008年歐洲杯魔方公開賽

魔表最快769Mátyás Kuti匈牙利2007年捷克魔方公開賽

魔表平均860Mátyás Kuti匈牙利2007年波蘭魔方公開賽

五魔方速擰最快5933匠吉田日本2009年尼崎魔方公開賽

五魔方速擰平均10770埃裏克荷蘭2008年比利時魔方公開賽

金字塔魔方速擰最快283Tomasz Kiedrowicz波蘭2008年格但斯克魔方公開賽

金字塔魔方速擰平均415Yohei Oka日本2008年金澤魔方公開賽

SQ-1魔方速擰最快1355Grzegorz Prusak波蘭2008年波茲南魔方公開賽

SQ-1魔方速擰平均1662Kazuhito 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