三阶魔方

机械益智玩具

魔方在中国台湾省称为魔术方块，在中国香港特别行政区称为扭计骰，在国外称为Rubik's Cube(鲁比克方块)。由匈牙利建筑学教授暨雕塑家厄尔诺·鲁比克于1974年发明的机械益智玩具，最初的名称叫Magic Cube，1980年Ideal Toys公司于贩售此玩具，并将名称改为Rubik's Cube。

历史沿革

1970年三月，Larry Nichols发明了“Puzzle with Pieces Rotatable in Groups”，并申请了加拿大专利，是个2×2×2的魔方，但是每个方块之间是用磁铁互相吸在一起。1972年获得美国专利，比厄尔诺·鲁比克教授的魔方早两年。

厄尔诺·鲁比克是匈牙利的建筑学和雕塑学教授，为了帮助学生们认识空间立方体的组成和结构，所以他自己动手做出了第一个魔方的雏形来，其灵感是来自于多瑙河中的沙砾。

1974年，鲁比克教授发明了第一个魔方（当时称作Magic Cube），并在1975年获得匈牙利专利号HU170062，但没有申请国际专利。第一批魔方于1977年在布达佩斯的玩具店贩售。与Nichols的魔方不同，鲁比克教授的零件是像卡榫一般互相咬合在一起，不容易因为外力而分开，而且可以以任何材质制作。

1979年九月，Ideal Toys公司将魔方带至全世界，并于1980年一、二月在伦敦、巴黎和美国的国际玩具博览会亮相。

展出之后，Ideal Toys公司将魔方的名称改为Rubik's Cube，1980年五月，第一批魔方在匈牙利出口。

魔方广为大众喜爱是在1980年代。从1980年到1982年，总共售出了将近200万个魔方。1981年，一个来自英国的小男孩，派翠克·波塞特（Patrick Bossert）写了一本名叫《你也能够复原魔方》（ISBN 978-0-14-031483-0）的书，总共售出了将近150万本。据估计，1980年代中期，全世界有五分之一的人在玩魔方。

变化趋势

三阶魔方的变化总数为：

三阶魔方总变化数的算式是这样得来：

8个角块可以互换位置（8！），也可以旋转（3），但不能单独翻转一个角块，所以总共有种变化状态。

12个边块可以互换位置（12！），也可以翻转（2），但不能单独翻转一个边块（也就是将其两个面对调），也不能单独交换两边块的位置，所以总共有种变化状态。

也就是说，拆散魔方再随意组合,有11/12的概率无法恢复原状。（角块或边块被单独翻转）

对于一个拆散又再随意组合的魔方，总变化数则是：

某些魔方在各个面的图案具有方向性，考虑到6个中心块各有4种朝向，但不能仅仅将一个中心块旋转90度，这时总变化数目还要再乘以。此时结果为：

还原方法

三阶魔方有很多种还原方法，其中“层先法”是最适合初学者掌握的方法。

一个三阶魔方，“从上到下”可以理解为“顶层”、“中层”、“底层”，所谓“层先法”就是逐层还原。

三阶魔方“层先法”（第一种）还原，分为以下六个阶段：

第一阶段：对顶层十字，还原顶层棱块。

第二阶段：还原顶层角块。

第三阶段：还原中层棱块。

第四阶段：对底层十字，还原底层棱块。

第五阶段：翻转底层角块，对齐底层颜色。（为便于理解，此处将魔方翻转过来。）

第六阶段：调整底层角块位置，还原完成。

初学者学习的层先法通常为第二种，分为以下七个阶段：

第一阶段：复原白色底面十字

第二阶段：完全复原白色底面

第三阶段：复原魔方中层4个棱块

第四阶段：构筑顶面黄色十字

第五阶段：构筑顶面黄色全面

第六阶段：调整顶面角块位置

第七阶段：调整顶面棱块位置，复原魔方

记录方法

辛马斯特标记（Singmaster notation），是一种魔方转动的记录方法，由英国原伦敦南岸大学数学教授大卫·辛马斯特（David Breyer Singmaster）于1978年12月发明。辛马斯特标记已成为通用标准，通常被俗称为“魔方公式符号”。

辛马斯特标记，由“各层代号”、“旋转方向”两部分组成。

完整的辛马斯特标记可以理解为【以面向指代层的视角，按方向进行旋转】。

除此之外，若要记录更加详细的魔方转动，还会用到：E（Equator），M（Middle），S（Standing），指代各中层；x，y，z（三维的直系数坐标）与U、F、L合用，指代魔方整体旋转。

主要配色

其实魔方并不只有一种配色，所流行的是官方版本，事实上也还有其他版本的配色（非官方标准六色的方块不在以下讨论范围中）。

日本配色

日本配色是鲁比克教授最初研发出魔方时的配色，分别为白色、红色、橘色、黄色、绿色、蓝色，其中白蓝相对、红橘相对、黄绿相对，且蓝、橘、黄三色以逆时针排列。

在魔方传至全世界后，鲁比克公司听取色彩研究者的意见，将配色做了更改，但日本则维持原来的配色。

官方配色

鲁比克公司听取色彩研究者的意见，将相对两面的颜色安排为相同色系，也就是白黄相对、红橘相对、蓝绿相对，且蓝、橘、黄三色以顺时钟排列。即为上黄下白，前蓝后绿，左橙右红的国际标准配色。

V-Cube公司

V-Cube公司的配色与鲁比克公司的配色相似，只是将白色换成黑色，即黑黄相对、红橘相对、蓝绿相对，且蓝、橘、黄三色以顺时钟排列。

其他配色

粉色配色，桃色(品红色)，青色(天蓝色)，紫色，灰色来代替原本六色中的颜色。

韩国配色在韩国的比赛中，一般采用黑黄，蓝绿，红橙的配色标准。