魔方的历史

早期的尝试

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 3,655,201 ，比鲁比克教授的魔方早两年。

第一个魔方

1980年，魔方套装，在匈牙利Ideal Toys公司制造的玩具。

魔方的色块

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

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 。

流行

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 。

更多的魔方

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申请了五阶到十一阶魔方的专利（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。

许多中国公司生产了复制或者改进的鲁比克版本或者V-Cube公司版本的魔方。其中最有名的是包大庆的大雁公司，他们生产孤鸿、凌云、轮回、展翅以及现在的磐石型号。尽管这些产品的合法性值得怀疑，但是相较于原始版本的产品，其较佳的转动性能使得许多专家级别的竞速玩家更愿意使用。

比赛

根据吉尼斯世界纪录第一场魔方比赛于1981年3月13日，第一名是慕尼黑出生的Jury Froeschl，花了38秒。

第一个国际性的比赛于1982年6月5日在布达佩斯举行，当时的比赛项目只有速解魔方，第一名是Minh Thai，花了22.95秒，之后又逐渐增加了其他比赛规则。

细节

  日本配色

  官方配色

配色

其实魔方并不只有一种配色，现在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。目前世界上除了日本生产的魔方外，还有官方二阶魔方也是日本配色。

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。

V-Cube公司配色

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。

结构

三阶魔方由1个中心轴/核心球、6个中心块、12个边块及8个角块构成，当它们组合在一起的时候每个零件会互相牵制不会散开，并且任何一面都可水平转动而不影响到其他方块。三阶魔方的结构不只一种，例如空心魔方。中国的一些魔方玩家，尝试对三阶魔方结构进行修改，形成适合竞速的魔方，这些修改包括对摩擦面接触方式、尺寸、重量、材质、颜色、边角处理、弹簧弹力等等的修改，这些修改都很成功，并且受到了世界魔方顶尖选手的青睐。不过这些魔方在中国以外的地区，依然会面对三阶魔方结构专利权的问题。以下是一般魔方的结构。

  中心块

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地转动。

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

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

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。

书写方式

  U的转法，即顺时钟转动上层

为了记录下复原、转乱的过程或公式的步骤，会用Singmaster符号来书写（由David Singmaster发明） 。书写方式如下：

R(Right)、L(Left)、U(Up)、D(Down)、F(Front)、B(Back)分别代表右、左、上、下、前、后层。

若是顺时针旋转，则直接写上符号；若是逆时针旋转，则在符号后加上“"”或是“i”；若是旋转180°，则在符号后加上“2”或是“²”。

若要更加详细纪录整个过程，还会使用以下符号：

x、y、z分别代表将整个魔方做R、U、F，因为在速解魔方的时候，并不会总是将一个面朝向自己。

r、l、u、d、f、b分别代表右、左、上、下、前、后两层，代表连中间层一起转。

M(Middle)、E(Equator)、S(Side)代表旋转中间层，相当于Rr"、Uu"、Bb" （注意z和S对应的方向不一样）。

延伸

魔方家族的成员有很多，以下用中心轴的数量分布来分类。若每个中心轴都是等价的（即对称性较高），则轴的数量有可能是4、6、8、12、20、32，因为正多面体具有高度的对称性，不同的轴数则对应到不同的正多面体，在这之中四轴、六轴和十二轴又较为常见。另外也有些魔方的中心轴不等价，例如Square 1。以下列出的是较常见的魔方。

四轴魔方

这一类魔方具有四个等价的中心轴，其中较常见的是钻石魔方、金字塔魔方。

钻石魔方

原名Skewb Diamond，是一种具有八面体结构的魔方。一共有8个面块及6个角块，每一次移动可以旋转4个面块及3个角块120°或-120°，与斜转方块、终极斜方具有相似的结构。

钻石魔方的中心块 = 斜转方块的角块 = 终极斜方的小块。

钻石魔方的角块 = 斜转方块的中心块 = 终极斜方的大块 。

钻石魔方还有许多其他不同的变化形态，还原的方法也不尽相同。

金字塔魔方

  金字塔魔方

金字塔魔方（Pyraminx）是一种四面体魔方，由德国科学家麦菲特Uwe Meffert教授于1970年发明。有四个外角块、四个内角块和六个边块。通过旋转可以改变其颜色排列。轴旋转块可以旋转后而状态不改变。6个边块则可以自由旋转。而四个顶块可以独立于其他块进行自我旋转。 作为最简单的异形魔方，金字塔魔方的还原是多种多样的。对于初学者来说，使用层先法较易还原。方法就是先还原魔方的四面中心块，再一面面复原。

六轴魔方

这一类魔方具有六个等价的中心轴，其中较常见的是n×n×n的魔方，但外型不一定会做成立方体，例如：七阶魔方。实际上，七阶以上的魔方是无法做成每小块同大小的立方体的。

  Pyramorphix

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”、“迷你魔方”。与 Pyramorphix （ 英语 ： Pyramorphix ） 具有相似的结构。

Pyramorphix虽然有4个面块和4个角块，但每块都和二阶魔方一样是等价的，每一次移动可以旋转2个面块及2个角块±90°或180°。Pyramorphix与二阶魔方的关系类似立方体和正三角形的关系 。

  常见的六轴魔方，从左下开始：二阶、三阶、四阶、五阶、六阶、七阶

三阶魔方

即一般的魔方。另外有魔粽（Master Pyramorphix）等变形。

四阶魔方

四阶魔方的英文官方名字最初称作为Sebestény Cube，后来在生产前最终定名为Rubik"s Revenge，直译过来是“魔方的复仇”。

五阶魔方

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。另外希腊的V-Cube公司也制造了不同结构的五阶魔方，英文名字叫做V-Cube 5 。

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