• 1.摘要
  • 2.发展历史
  • 3.变化数
  • 4.机械结构
  • 5.复原方法
  • 5.1.术语
  • 5.2.降阶法

四阶魔方

四阶魔方(英语: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),四阶魔方起初称作为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复仇的意思。

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

1974年,鲁比克教授发明了第一个魔方,即3×3×3立方体结构的“三阶魔方”(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。第一批三阶魔方于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。据估计,1980年代中期,全世界有五分之一的人在玩魔方。

由于魔方的巨大商机,1983年鲁比克教授和他的合伙人一同开发了二阶和四阶魔方。并于1986年制造了五阶魔方。

变化数

四阶魔方总共有8个角块,24个边块和24个中心块。

其角块的变幻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

image

即7,401,196,841,564,901,869,874,093,974,498,574,336,000,000,000种变化。

机械结构

四阶魔方的零件〈第一种〉
四阶魔方的零件〈第二种〉

四阶魔方总共有8个角块,24个边块和24个中心块,,它的构成分为两类: