魔方的由来和起源（魔方的发展历史）

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（英文）美国专利 3655201，比鲁比克教授的魔方早两年，下面我们就来说一说关于魔方的由来和起源?我们一起去了解并探讨一下这个问题吧!

魔方的由来和起源

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（英文）美国专利 3655201，比鲁比克教授的魔方早两年。

第一个实用的魔方

鲁比克·艾尔内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。魔方与中国人发明的“华容道”，法国人发明的“独立钻石”一块被称为智力游戏界的三大不可思议。

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。

世界上第一个魔方

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200万只魔方。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 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。

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。

2003年，希腊的Panagiotis Verdes申请了5×5×5到11×11×11的魔方的专利（五阶魔方的结构略与鲁比克教授的魔方不同），并于2008年在V-Cube公司生产五阶、六阶和七阶的魔方。

魔方被列为20世纪最有影响的100项发明之一，这并不是魔方爱好者们所为，而是社会学家根据魔方对人类的影响和作用，将魔方列入上个世纪对人类影响较大的100项发明之列。

魔方核心是一个轴，并由26个小正方体组成。包括中心方块6个，固定不动，只一面有颜色。边角方块8个(3面有色)（角块）可转动。边缘方块12个(2面有色)（棱块）亦可转动。玩具在出售时，小立方体的排列使大立方体的每一面都具有相同的颜色。当大立方体的某一面平动旋转时，其相邻的各面单一颜色便被破坏，而组成新图案立方体，再转再变化，形成每一面都由不同颜色的小方块拼成。据专家估计所有可能的图案构成约为4.3×10^19。玩法是将打乱的立方体通过转动尽快恢复成六面成单一颜色。

魔方总的变化数为43，252，003，274，489，856，000。或者约等于4.3X10^19。如果一秒可以转3下魔方，不计重复，需要转4542亿年，才可以转出魔方所有的变化，这个数字是目前估算宇宙年龄的大约30倍。

中心块：

中心块与中心轴连接在一起，但可以顺着轴的方向自由的转动。

中心块的表面为正方形，结构略呈长方体，但长方体内侧并非平面，另外中心还有一个圆柱体连接至中心轴。

从侧面看，中心块的内侧会有一个圆弧状的凹槽，组合后，中心块和边块上的凹槽可组成一个圆形。旋转时，边块和角块会沿着凹槽滑动。

边块：

边块的表面是两个正方形，结构类似一个长方体从立方体的一个边凸出来，这样的结构可以让边块嵌在两个中心块之间。

长方体表面上的弧度与中心块上的弧度相同，可以沿着滑动。立方体的内侧有缺角，组合后，中心块和边块上的凹槽可组成一个圆形。旋转时，边块和角块会沿着凹槽滑动。另外，这个缺角还被用来固定角块。

角块：

角块的表面是三个正方形，结构类似一个小立方体从立方体的一个边凸出来，这样的结构可以让角块嵌在三个边块之间。

与边块相同，小立方体的表面一样有弧度，可以让角块沿着凹槽旋转。

类别

二阶魔方

二阶魔方的英文官方名字叫做Pocket Rubik's Cube或Mini Cube，中文直译叫做“口袋魔方”。它每个边有两个方块，官方版本之一魔方边长为40毫米，另外一个由东贤开发的轴型二阶魔方则为50毫米。二阶魔方的总变化数为 3,674,160 或者大约 3.67×10^6。二阶魔方（Pocket Cube）又称口袋魔方、迷你魔方、小魔方、冰块魔方，为2×2×2的立方体结构。本身只有8个角块，没有其他结构的方块。结构与三阶魔方相近， 可以以复原三阶魔方的公式进行复原。

三阶魔方

三阶魔方的英文官方名字叫做Rubik's Cube，也就是用鲁比克教授的名字命名的，是目前最普遍的魔方种类。它每个边有三个方块，官方版本魔方边长为57毫米，三阶魔方的总变化数是(8!x38x12!x212)/(2x2x3)=43,252,003,274,489,856,000或者约等于4.3x10^19.三阶魔方由一个连接着六个中心块的中心轴以及8个角块，12个棱块构成，当它们连接在一起的时候会形成一个整体，并且任何一面都可水平转动而不影响到其他方块。

四阶魔方

四阶魔方的英文官方名字叫做Rubik's Revenge相对于三阶来说就要复杂的多，它的构成分为两类，一类中心是一个球体，每个外围的小块连接着中心球的滑轨，在运动时候会沿着用力方向在滑轨上滑动。第二类是以轴为核心的四阶魔方，其实这类四阶魔方就是隐藏中层的五阶魔方，内部的小零件即为五阶的侧心块和中棱块，中轴上有防止锁死的突起装置。作为竞速运动来说第二种构成的四阶魔方运动速度快，不易在高速转动中卡住。4阶魔方的英文官方名字叫做Rubik's Revenge，直译过来是“魔方的复仇”。官方版本大概边长为67毫米，Mefferts版本为60毫米。四阶魔方被认为是2-5阶魔方中最不好复原的，虽然5阶魔方的变化种类比4阶多，但是4阶魔方的中心块并不固定，也就不能用一般的方法进行复原。即7,401,196,841,564,901,869,874,093,974,498,574,336,000,000,000种变化。

五阶魔方

五阶魔方的构成与四阶魔方基本相同，世界上总共有三种结构的五阶魔方，即M5，R5，V5。每发明一种新的高阶魔方都要经过很长时间，因为不仅要考虑到项目的可行性，还要考虑如果将魔方作出来后能不能稳定的用于转动。正是由于这个原因，五阶魔方是官方公布的最高阶魔方，其结构也不是一般的爱好者可以想象出来的。

2008年9月14日时的走进科学节目中张腾岳也说了:"我看谁能够将复杂的五阶魔方还原至六面同色,那他智商要上200了."这里同时体现出了五阶魔方的难度.五阶魔方的英文名字叫做Professor's Cube，直译过来是“专家(玩)的魔方”，也说明了它的难度，最好的魔方爱好者能在1分半钟左右就把五阶魔方复原。五阶魔方总共有8个角块、72个边块（两种类型）和54个中心块（48块可以移动，6块固定）。

五阶魔方结构图

五阶魔方的中心块为3×3结构，所以其每种颜色都有4块中心块是等价的，即中心块的变化状态为(24!(4!6))2种。其24个外侧边块的位置不能随意移动，所以总共有24!种变幻状态。12个中心边块中有11个可以互换位置，所以总共有12!/2×211种变化状态。五阶魔方的总变化状态数为282,870,942,277,741,856,536,180,333,107,150,328,293,127,731,985,672,134,721,536,000,000,000,000,000种变化。

六阶魔方

圆弧结构的六阶，手感更好。

六阶魔方是由希腊的Olimpic方块公司出产，角块比中心块略大，棱块略呈长方形。方块本身评价不太好，常见的评价为容易POP（飞棱）：指在复原中魔方的某些组成部分从魔方上面脱离的情况，如果是出现在比赛中作为无效的复原过程。为防止锁死，方块内部设置click装置，但同时也对手感造成严重影响，转起来一卡一卡的。魔友通常对其进行一系列打磨改造，可大大减少顿挫感，并减少很多pop的机会。

七阶魔方

七阶魔方同样是由希腊Olimpic方块公司出产。同时兼备了收藏，鉴赏及实用价值，方块本身为圆弧型或正方体。（全部为圆弧形，因为如果是正方体会有角块悬空。）

八阶魔方

八阶魔方为“魔方吧”的魔友“大烟头”自制（R结构的四阶和蓝蓝的七阶改成的八阶）

九阶魔方

九阶魔方是永俊公司出产的。

十~十一阶

智胜11阶第一批108个正式上市，尺寸：约11.7cm，重1000克左右。防POP能力不错，不易散架；中心轴使用高级的尼龙材料；容错度是在小方格偏差一格,做L’R’动作可以通过。

十二阶魔方

12阶魔方

十二阶魔方为魔友“Leslie Le”自制，发布于TP等国外论坛，没有在国内论坛发布，因而有不少魔友并不知道，且制作人本身并没显示出要出名的意思，较为低调，各位可以在网络视频找到12阶相关内容。　

特殊魔方

叫做「Rubik Cube Mirror」，是魔术方块的衍生与变形，我们一般叫「银色镜面魔方」。特色在于外型不对称与镜面涂布，可以变换形状。仔细研究一下，会玩正常三阶的，基本上能还原。拿来当桌面小玩意是不错。

　　

这类魔方保持了原始魔方的外表，但是做出了种种限制，让爱好者不能顺利的按照普通方法完成复原。这一类型的魔方的数量极多，在这里只列出常见几种有特点的魔方。

Square One又叫做Square1或者SQ1，是由Karel Hrsel和Vojtech Kopsky在1992年共同发明的。它的难度主要在于上下两个地面的方块被切割成了可以转动30度的小块，从而可以产生不同于原始方方正正模样的状态。一般来说，如果能在SQ1的两种经典型之间任意转换，就证明已经掌握了SQ1的复原。

Square 1魔方分为三层。顶层和底层都有风筝块和三角块，它们也被称为角块和边块。整个魔方总共有8个角块和8个边块。相对于层的中间来讲，角块为60度，边块宽度为30度。

Pyraminx又名金字塔魔方，由德国科学家麦菲特Uwe Meffert 教授於1970年发明出世界第一颗魔术方块，原本是他用於研究金字塔能量的模型（1970热门研究“金字塔能”苹果放置模型中央一年仍能保持新鲜状态），在研究过程中，意外的发明出魔术金字塔。该魔方的形状为正四面体，总共有四个面及四根轴。Pyraminx为4轴1阶（如图），方块中所有的切角皆为60度。也有其他种类的高阶金字塔魔方（当然也不叫Pyraminx了）。

Skewb Cube简称Skewb，其意思为“斜转的魔方”，由Mefferts公司推出，它和Pyraminx一样也是四轴，不过不同的是它继承了立方体的结构，一个面块被一个内接正方形割成四个全等的等腰直角三角形和一个正方形，共五部分。四个角叫做角块，中间的小正方形叫做面块。在转动时沿着正方形的其中一边来转动，转动一格是120度。

非对称魔方的特点是不是立方体，而是类似于2x2x3这种类型的状态。

捆绑魔方保持原有魔方的状态，但是做出了一些限制，比如把相邻的两个方块做成一个，这样就无法使用原来可以的移动方法进行复原了。

连体魔方

Skewb：十二面体魔方

Megaminx：十二面体变体魔方

衍生魔方：这类魔方类玩具已经脱离了魔方的状态，成为了有自己风格的一类玩具。

魔球：名称为 Magic Ball，为球形，但是基本上是2阶的结构。

2x2x2x10连体魔方

连体魔方是将很多个一般魔方连接起来，因此在这其中有些限制，像是2x2x2x10。

异型魔方：异型魔方相对原始魔方的变化较大，但是原理基本上相同。初玩的爱好者通常会被它们怪异的外型唬住，其实它们一般都可以看成普通的2阶或3阶魔方。

Megaminx：十二面体变体魔方

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魔方的种类现在也会越来越多 也会有越来越多的小朋友走进魔方这个大家庭中