2008年11月8日星期六

關於三階扭計骰

3階扭計骰的英文官方名字叫做Rubik's Cube,也就是用魯比克教授的名字命名的,是目前最普遍的扭計骰種類。它每個邊有三個方塊,官方版本扭計骰邊長為57毫米,三階扭計骰的總變化數是(8!x38x12!x212)/(2x2x3)=43,252,003,274,489,856,000或者約等於4.3x1019,而扭計骰愛好者Macky可以在12秒還原任意打亂的扭計骰。

三階扭計骰總變化數的算式是這樣得來:首先六個中心塊是不可以移動的,他們由於顏色的區分正好構成一個坐標系。在這個坐標系裏有8個角位置,和12個棱位置。對於8個角位置,我們有全排列8!而每個小角色塊有3種朝向,所以要乘上38。對於12個棱色塊,同樣的道理,有12!x212。這樣兩個數字相乘就是上面算式的分子8!x38x12!x212。這個結果其實就是如果我們把扭計骰拆掉,再隨機的組裝起來,一共可以得到的變化數。這個數字是上面結果的12倍。也就是說我們隨意組裝的一個扭計骰有11/12的機率不能還原到六面分別同色的狀態的。 對於分母的2*3*2,它們分別的意義是,保持其他色塊的位置和朝向不變,不可能單獨翻轉一個棱色塊(也就是將其兩個面對調),不可能單獨翻轉一個角色塊,不可能單獨對調一對色塊的位置。

或者簡單一些說,如果我們用拆卸的辦法強行的把比如一個棱色塊翻轉,在扭計骰的一切可能的變化下,它可以變化出4.3x1019種樣子,但是絕對變不出六面分別同色的樣子,也絕對變不出六面同色可以衍生出的4.3x1019種樣子中的任何一種。我們翻轉一個棱色塊,扭計骰就會落入了一個異度空間,永遠不會回來。

扭計骰的中心塊朝向是可以改變的。某些扭計骰在各個面使用圖案而不是單一顏色,這時候可以辨認出中心塊朝向和其他色塊的不一致。考慮到6個中心塊各有4種朝向,但不能僅僅將一個中心塊旋轉90度,那麼總的變化數目還要再乘以46/2。此時結果為8857606706155225088000種。




截至2008年8月16日的世界紀錄(單次最佳):
Erik Akkersdijk 7.08秒

趣味紀錄
一次盲解完成最多的扭計骰數:24個,創造者為德國人Tim Habermaas
最快時間完成2,000個扭計骰的復原: 22小時16分鐘,創造者為丹麥人 Jess Bonde
最大的扭計骰:邊長3.52米,製造者為Daniel Urlings
最貴的扭計骰:Masterpiece Cube,總共用了22.5克拉的藍鑽和34克拉的紅寶石,造價大約為1,500,000美元
最年輕的扭計骰復原者:3歳9個月,創造者為中國人謝恩希
最年輕的盲解成功者:8歲199個日,創造者為印度人J. Bernett Orlando
最瘋狂的扭計骰復原者:Dan Knight,他曾經從12,000英尺高空跳傘途中用了32秒時間復原了一個扭計骰
最協調的扭計骰復原者:Chris Hardwick,他用兩隻手同時復原兩個不同的扭計骰,用時1分33秒
最古怪的復原方法:使用筷子。Matt Mattman Walter在3分53秒內用筷子復原了一個扭計骰
最有趣的復原機器:用樂高NXT Robotics自動解出扭計骰

普通玩法
這類玩法適合拿扭計骰當作放鬆和娛樂的愛好者。他們通常僅僅滿足於復原一個扭計骰,不會追求更高的標準。

競速玩法
競速玩法出現的具體的時間已經難以考證。當愛好者們已經能夠熟練復原扭計骰的時候,就開始追求最快的復原。競速復原有幾個要點:使用的方法要最簡便,但是隨之產生的問題是步驟越少,需要記憶的公式就越多;使用的扭計骰需要最適合競速使用,不會卡住或者打滑,所以出現了為扭計骰專用潤滑油;靈巧的雙手,因為擁有方法和好的扭計骰不是最重要的,雙手能夠熟練的轉動扭計骰才能有最高的效率。

目前世界上還原3階扭計骰速度最快的是法國人Edouard Chambon,他在比賽中的平均速度一般是在11秒左右。他和世界上大多數扭計骰高手使用的方法是被稱為「Fridrich Method」的復原法,這種方法是由美國人潔西嘉·弗雷德里奇女士發明的。

最少步驟還原
最為艱難的玩法,在這種玩法或者比賽中,不能轉動扭計骰,只能用眼睛觀察扭計骰的狀態,然後思考出最少的步驟來解決扭計骰。根據最新電腦自動搜索結果,23步已經足夠復原任何扭計骰。人工復原一般不能達到這個效率,為衡量人工復原的效率,需要訂立一個標誌扭計骰被「完全打亂」的標準。普遍認為經過50步無規則的打亂,3階扭計骰就能達到熵最大狀態,或者說被完全打亂。在這個標準下,人工復原目前的世界紀錄是28步還原一個「完全打亂」的扭計骰,耗時2個半小時。

盲眼玩法
盲眼玩法可以說是每個扭計骰玩家的夢想,稱作盲擰或稱盲解。其定義就是不用眼睛觀看扭計骰(可以記憶),進行復原的過程。計時是從第一眼看到扭計骰開始的,也就是說記憶扭計骰的時間也算在總時間內。這種玩法對一個人的記憶力和空間想像力有極大的考驗。3階競速賽高手Macky也是盲擰的好手,他在去年的世界錦標賽上第一次突破3分鐘大關,但是這個紀錄隨後不久就被美國人Leyan Lo打破。今年的比賽中,他們兩個雙雙超出自己的最好成績,Lo的成績為2分36秒,Macky則創造了新的紀錄,為2分18秒。目前世界紀錄為波蘭人Rafal Guzewicz創造的54.22秒。

單手玩法
即以單手轉動扭計骰進行復原,或稱單擰。對手指的靈活程度要求很高。因為沒有另外一隻手的幫助,扭計骰難以保持平衡,尤其是在高速轉動的過程中。目前世界紀錄為韓國人Lee Seung-Woon創造的14.34秒。

其他玩法
雖然聽起來有些不可思議,但是卻是有人用腳來復原扭計骰,或稱腳擰。目前世界紀錄為韓國人Chang Jee-Hoon所創造的36.94秒。
有些人不喜歡競速或者最少步驟還原的玩法,而鍾情于創造美麗的圖案。事實上這也是相當有難度的,因為要預測每一塊的移動並不是很簡單。
(以上內容來自維基百科)

關於三階扭計骰:
這是最通常的扭計骰,也是最廣為人知的一款扭計骰.
在街邊,文具舖,學校書展等等,都可以買到便宜的三階扭計骰.
在玩具反斗城,甚至專門店,更可以買到上好的三階扭計骰.
街邊,文具舖,書展等的三階扭計骰大概$5-20,沒有邊蓋,所以非常卡,加了機油後變的很滑,然後很鬆,最後…爆.
玩具反斗城有兩種三階扭計骰,一是官方全封版,$49.9,非常緊,但加了機油後會很滑,是一個不錯的三階扭計骰;另外是日本官方版,$149.9,聽說不緊但又不易爆,又輕,又順,只是貴了一點.
專門店則有上千萬種的三階扭計骰,如國甲,國乙,國丙,透明,夜光,各種顏色的國丙,等等.大概在$80-100,國甲,乙,丙應該沒日官好,但已經是非常好的扭計骰了.

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