四阶魔方
四阶扭計骰(英語:Rubik's Revenge),为4×4×4的立方体结构。发明人为彼得·塞波斯坦尼(Peter Sebesteny),四阶魔方起初稱作為Sebesteny魔方,后来在生产前最终定名为“Rubik's Revenge”来吸引魔方爱好者,因为这个名字在英语中有復仇的意思。
和三阶魔方不同的是,四阶魔方没有每面不动的中心方块,所以四阶魔方的复原方法与众不同,要先复原中心块和成对的边块形成一个大号的三阶魔方,再用原来的方法复原。
一家名叫东贤(East Sheen)的公司发明了一种新的复原方法:使用三阶魔方的方法先复原边块和角块,再复原中心块
发展历史
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1974年,魯比克教授發明了第一個魔方,即3×3×3立方体结构的“三阶魔方”(當時稱作Magic Cube),並在1975年獲得匈牙利專利號HU170062,但沒有申請國際專利。第一批三阶魔方於1977年在布達佩斯的玩具店販售[1]。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製作。
1979年九月,Ideal Toys公司將魔方帶至全世界,並於1980年一、二月在倫敦、巴黎和美國的國際玩具博覽會亮相。
展出之後,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[1]。
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。據估計,1980年代中期,全世界有五分之一的人在玩魔術方塊[2]。
由於魔方的巨大商機,1983年魯比克教授和他的合夥人一同開發了二階和四階魔方[3]。並於1986年製造了五階魔方[4]。
变化数
四阶魔方总共有8个角块,24个边块和24个中心块。
其角块的变換状态和二阶魔方相同,所以总共有8!×37种变化状态。
每种颜色的四个中心块可以不区别位置,所以总共有24!/(4!6)种变化状态。
24个边块不能进行随意换位,而每一组颜色相同的两块边块是有区别的,因为边块关系到两个面的颜色。所以边块的变化总数总共有24!种。
由于在空间变幻中状态相同而颜色不同的状态会被重复计算,所以真正的状态数还应该除以24。
所以四阶魔方的总状态数为
即7,401,196,841,564,901,869,874,093,974,498,574,336,000,000,000种变化。
机械结构
四階魔術方塊總共有8個角塊,24個邊塊和24個中心塊,,它的構成分為兩類:
- 第一類中心是一個球體,每個週邊的小塊連接着中心球的滑軌,在運動時候會沿着用力方向在滑軌上滑動。
- 第二類是以軸為核心的四階魔術方塊,這類魔術方塊的構成非常複雜,除了中心球和週邊塊外還有很多附加件。
作為競速運動來說第二種構成的四階魔術方塊運動速度快,不易在高速轉動中卡住。
復原方法
术语
- U:上层
- MU:上数第3
- D:下层
- MD:下数第二层
- L:左侧层
- ML:左数第二层
- R:右侧层
- MR:右数第二层
- F:前层
- MF:前数第二层
- B:后层
- MB:后数第二层
降阶法
降阶法即是将四阶魔方“降阶”为三阶魔方,随后按三阶魔方进行还原。
参考文献
- ^ 1.0 1.1 http://www.rubiks.com/World/Rubiks%20history.aspx. [2017-05-12]. (原始内容存档于2017-06-08). 外部链接存在于
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(帮助) - ^ http://www.rubiks.com/World/Cube%20facts.aspx. [2017-05-12]. (原始内容存档于2016-09-19). 外部链接存在于
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(帮助) - ^ 二階魔術方塊美國專利第4,378,117号,四階魔術方塊美國專利第4,421,311号
- ^ 五階魔術方塊美國專利第4,600,199号