魔方的樣式多種多樣,我們最常見到的是三階魔方,又叫魯比克方塊,最早是在1974年,由匈牙利布達佩斯建築學院厄爾諾·魯比克教授發明的。還原魔方是一項手腦配合的極限運動,将打亂的魔方在最短的時間内,用最少的步數還原,是廣大魔方愛好者的終極追求。
三階魔方由6種不同的顔色,組成一個6面立方體,每個面上由9個方塊組成。正是如此看似簡單的小方塊,卻有着(8!*3^8*12!*2^12)/(3*2*2)=43,252,003,274,489,856,000,也就是4325億億種變化!這種近似無窮的變化,也正是人們對它愛不釋手的原因之一。
那麼,用最少的步驟,來還原一個被打亂了的魔方,最多需要多少步呢?可能有人會說:前面說最少,後面說最多,是不是自相矛盾了?其實并不矛盾,我們要探究的是,魔方在最混亂的狀态下,還原所需要的最少步驟,其餘的不是特别混亂的狀态,還原的步驟都比這個數字小。所以我們是要在最多的步驟中找尋最小的數字,這個極限數字被人們形象地成為魔方中的“上帝之數”。
在魔方被發明出來的第7個年頭,能接觸到魔方的人并不多。當時已經有人僅用了52步,就将一個充分打亂了的魔方還原,在那個時代,這已經是一個極限“上帝之數”了。
之後,魔方逐漸風靡起來,越來越多的人投入到尋找更小的“上帝之數”的浪潮中。到1995年的時候,“上帝之數”已經降低到了29步。由于尋找“上帝之數”的方法,就是簡單粗暴地直接用手來擰,需要消耗人們大量的時間和精力,所以數字越小,就越難被突破。
直到2010年,美國加利福尼亞的一個研究團隊,嘗試用計算機來還原魔方。他們利用谷歌公司強大的計算機,檢驗了魔方所有可能出現的4325億億種混亂狀态,結果顯示,大約有10萬多種的起始狀态,恰好可以在20步的時候還原,其餘的步驟都小于20步。
參與研究的美國俄亥俄州肯特州立大學數學家莫雷·戴維德森教授表示,“我們現在可以肯定,這個上帝之數就是20。”不過這對于普通玩家來說,20步還原一個三階魔方應該還是一件很困難的事情。而在WCA比賽中也設有“三階魔方最少步還原”的項目,目前的世界紀錄是3次平均24步。
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