Кубик Рубика

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Кубик Рубика
Rubik's cube.svg
Дата выпуска

1974

Собранный кубик Рубика
Оригинальная упаковка венгерского кубика Рубика, 1982 год
5 × 5 × 5
4 × 4 × 4
2 × 2 × 2

«Кубик Рубика» (разговорный вариант Кубик-рубик; первоначально был известен как «Магический кубик», венг. Bűvös kocka) — механическая головоломка, изобретённая в 1974 году (и запатентованная в 1975 году) венгерским скульптором и преподавателем архитектуры Эрнё Рубиком.

Головоломка представляет собой пластмассовый куб (форм-фактор в первоначальном варианте 3 × 3 × 3). Его видимые элементы снаружи выглядят как 54 грани малых кубиков, составляющих один большой куб, и способны вращаться вокруг 3 внутренних осей куба. Каждая грань состоит из девяти квадратов и окрашена в один из шести цветов, в одном из распространённых вариантов окраски расположенных парами друг напротив друга: красный — оранжевый, белый — жёлтый, синий — зелёный; но в различных вариантах кубика Рубика грани окрашиваются в разные цвета совершенно различным образом. Повороты граней позволяют переупорядочить цветные квадраты множеством различных способов. Задача игрока заключается в том, чтобы «собрать кубик Рубика»: поворачивая грани куба, вернуть его в первоначальное состояние, когда каждая из граней состоит из квадратов одного цвета.

Считается, что кубик Рубика — лидер среди игрушек по общему количеству продаж: по всему миру было продано порядка 350 млн кубиков Рубика, как оригинальных, так и различных аналогов. Интересный факт: если их поставить в ряд, то они протянутся почти от полюса до полюса Земли.

Название «Кубик Рубика» принято в большинстве языков мира, за исключением венгерского, немецкого, португальского и китайского, где распространённым осталось его первоначальное наименование («Магический куб», венг. Bűvös kocka; нем. Zauberwürfel; порт. Cubo Mágico; кит. 魔方 мофан), а также в иврите, где его называют «венгерским кубиком» (קובייה הונגרית).

История[править | править вики-текст]

Устройство кубика

История кубика Рубика началась в марте 1970 года, когда Ларри Николс изобрел головоломку 2×2×2 с вращающимися частями, собранными на магнитах. Изобретатель сразу подал заявку на оформление канадского патента и уже 11 апреля 1972 года Николс получил американский патент под номером 3655201 (позднее, в 1986 году апелляционный суд подтвердил, что карманный кубик Рубика 2×2×2, по причине сходства изобретений, нарушает авторские права Николса). 9 апреля 1970 года Франк Фокс подаёт заявку на сферическую головоломку 3×3×3, и 16 января 1974 года получает патент (1344259)[1].

В середине 1970-х Эрнё Рубик работал в отделе Дизайна интерьера в академии Прикладного искусства в Будапеште. Ему никак не удавалось втолковать студентам математическую теорию групп. Занимаясь группами, Рубик однажды сделал 27 деревянных кубиков, раскрасил каждый в шесть цветов. Неожиданно оказалось довольно трудно сложить из них один куб, чтобы каждая грань была окрашена в свой цвет. Сам Рубик бился над задачей целый месяц (то есть хотя сообщается, что первый кубик Рубика был построен как обучающий инструмент, чтобы помочь его студентам понять трехмерные объекты, но фактической первоначальная цель Кубика заключалась в решении проблемы структурного перемещения независимых частей). Но самым сложным оказалось придумать механизм[2]. 30 января 1975 года Э. Рубик получил венгерский патент (HU170062) на своё изобретение, «Волшебный Куб» (Buvuos Kocka).

Первые партии кубиков Рубика были выпущены в конце 1977 года для Будапештского магазина игрушек. Игрушкой совершенно случайно (зайдя во время деловой поездки в Венгрию выпить кофе, он увидел вещицу в руках у официанта кафе) заинтересовался[когда?] немецкий компьютерный предприниматель венгерского происхождения Тибор Лаци (Tibor Laczi). Увлекающийся математикой Лаци пришёл в восхищение от игрушки и буквально на следующий день прибыл уже в государственную торговую фирму Konsumex и предложил продавать кубик на Западе. Тогда же он познакомился и с Рубиком. Заинтересованный Тибор Лаци вышел на владельца Seven Towns Ltd., англичанина Тома Кремера (Tom Kremer), также венгра по материнской линии. Кремер взялся добиться привлечения интереса к разноцветному чуду.

В сентябре 1979 год, на переговорах в Будапеште, был заключён договор с крупной американской компанией Ideal Toy Corporation (позже куплена корпорацией CBS) на поставку в США одного миллиона кубиков. В процессе переговоров всплыла ещё одна проблема — Кубик был запатентован лишь в Венгрии, и в течение года после этого на него не был получен международный патент. Американцы же могли торговать товарами, авторские права на которые официально зарегистрированы на территории США. Чтобы хоть как-то уладить это препятствие, в самом начале 1980-го «Магический куб» (Magic Cube) решено было переименовать в кубик Рубика (Rubik’s Cube).

Стараниями Лаци и Кремера в январе-феврале 1980 года состоялся международный дебют кубика. В феврале 1980 года головоломка дебютировала на ярмарках игрушек Лондона, Парижа, Нюрнберга (Nuremberg Toy Fair) и Нью-Йорка. Американская премьера состоялась 5 мая в Голливуде, а представляла кубик венгерская кинозвезда Габор. Следующие два года стали временем всемирного помешательства, в связи с дефицитом кубов стали производиться подделки, в самых разных странах. Только до конца 1982 г. было продано свыше 100 миллионов официальных кубиков и в полтора раза больше подделок. Никаких проблем со сбытом головоломки не было, были проблемы с производством. Венгрия физически не могла делать больше нескольких миллионов штук в год. Фабрики по изготовлению кубиков открываются в Гонконге, Тайване, Коста-Рике и Бразилии. В Советский Союз кубик пришёл в 1981 г. (по некоторым данным, права на выпуск игрушки обошлись СССР в немыслимую тогда сумму 3 миллиона долларов).

В 1980 году Кубик Рубика получил венгерский национальный приз за лучшее изобретение и выиграл конкурсы на лучшую игрушку в США, Великобритании, Германии, Франции. Страсть к игрушке не имела языковых, социальных и возрастных границ. Почтенные матроны и менеджеры банков, игроки в бейсбол и пилоты, работники библиотек и дежурные на парковках вертели кубик круглые сутки. В авангарде всемирного движения шла молодежь, школьники и студенты. Сложность сборки кубика вызвала к жизни поток специальных изданий по проблеме: было выпущено более 60 книг. От непрерывной многочасовой игры у людей попросту сводило запястья. Во многих ресторанах кубик входил в число обязательных предметов сервировки стола наряду с солонкой и перечницей. Появилось и «Искусство кубика Рубика» (Rubik’s Cube Art) — художники собирали не только сами кубики, но и уже из кубиков собирали свои произведения. В том же 1981 году в Англии проходит церемония представления кубика принцу Чарльзу и леди Диане (тогда же выходит ограниченным тиражом версия, посвящённая их свадьбе, состоявшейся 29 июля 1981, «Royal Puzzle»), он попадает в экспозицию Нью-йоркского музея современного искусства, а годом позже кубик Рубика попадает в престижнейший Оксфордский словарь.

Сегодня права на кубик Рубика и другие головоломки Эрнё Рубика принадлежат английской компании Seven Towns Ltd., которой уже 40 лет владеет близкий друг Эрнё Рубика — Том Кремер[3][4]. Под контролем англичан кубик Рубика производится и продаётся во всем мире. В последнее время наметился рост продаж головоломки — в Европе и США начинается новая волна увлечения кубиком Рубика[5].

Механизм[править | править вики-текст]

Разобранный на части кубик Рубика

Из центральных и рёберных кубиков с внутренней стороны вырезан фрагмент таким образом, что получается полость в виде объединения трёх цилиндров. Помимо этого, на рёберных и угловых кубиках имеются выступы особой формы. Эти выступы образуют фрагмент цилиндра, плотно входящий в полость. Благодаря такой конструкции, грани кубика свободно вращаются.

В центре конструкции вместо «невидимого кубика» находится трёхмерная крестовина, на которой свободно вращаются центральные кубики. Все остальные кубики держатся друг за друга, входя выступами в вышеуказанную выемку.

Ориентировочные безмасштабные чертежи[править | править вики-текст]

В СССР в журнале «Юный техник» № 7 за 1982 год были опубликованы чертежи для самостоятельного изготовления кубика. Они отличались от известной нам конструкции и были специально рассчитаны на компоненты из дерева. В этих чертежах пазы преобладали над выступами. Однако тому, кто захотел бы собрать такой кубик, потребовались бы 27 одинаковых кубиков из бука или липы, латунные кольца, а также воск для смазывания граней.


Комбинаторика[править | править вики-текст]

Число всех достижимых различных состояний кубика Рубика 3x3x3 равно

(8! × 38−1) × (12! × 212−1)/2 = 43 252 003 274 489 856 000. Это число не учитывает то, что ориентация центральных квадратов может быть разной. С учётом ориентации центральных квадратов количество состояний возрастает в 46/2 = 2048 раз, а именно до 88 580 102 706 155 225 088 000 состояний. Однако при сборке кубика ориентацию центральных квадратов обычно не учитывают, поскольку на большинстве кубиков нет пометок, которые позволяли бы её отслеживать.

Поиск алгоритма Бога[править | править вики-текст]

История поиска алгоритма Бога для кубика Рубика началась не позже 1980 года, когда открылся список рассылки для любителей кубика Рубика[6]. С тех пор математики, программисты и просто любители стремились найти алгоритм, который бы позволил решать кубик Рубика за минимальное число ходов.

В июле 2010 года программист из Пало-Альто Томас Рокики, учитель математики из Дармштадта Герберт Коцемба, математик из Кентского университета Морли Дэвидсон и инженер компании Google Inc. Джон Детридж доказали, что каждая конфигурация кубика Рубика может быть решена не более чем в 20 ходов. При этом любой поворот грани считался одним ходом. Таким образом, число Бога в метрике FTM оказалось равно 20 ходам[7].

Скоростная сборка[править | править вики-текст]

Первый Международный чемпионат по сборке кубика Рубика, Будапешт, 5 июня 1982 г. Марка Венгрии, 1982.

Люди, увлекающиеся скоростной сборкой кубика Рубика, называются спидкуберами. А сама скоростная сборка — спидкубинг (англ. speedcubing).

На данный момент одним из самых популярных методов скоростной сборки является метод Джессики Фридрих[8][9].

Официальные соревнования по скоростной сборке кубика Рубика регулярно проводятся всемирной ассоциацией кубика — en:World Cube Association (WCA). Каждый год проходит чемпионат Европы или чемпионат мира.

Согласно правилам WCA, перед сборкой кубы должны быть перемешаны по алгоритму (scramble), сгенерированному компьютером с помощью программы Cube Explorer (для куба 3×3×3, для других головоломок есть отдельные программы генерации скрамблов). При этом у всех участников начальные позиции перемешанного кубика (скрамблы) должны быть одинаковыми.

Победитель определяется не по результату единичной сборки, а по среднему времени из 5 попыток, при этом лучшая и худшая попытки не учитываются, а вычисляется среднее из оставшихся 3-х. Однако в других дисциплинах могут использоваться и другие варианты: среднее из 3 (например, для куба 7×7×7), лучшее из 3 (сборка вслепую).

Текущие рекорды[править | править вики-текст]

В 2015 году Коллин Барнс собрал кубик размера 3×3×3 за 5,25 секунды[10]. Прошлый рекорд скоростной сборки кубика был установлен Мэтсом Волком, он собрал кубик размера 3×3×3 за 5,55 секунды[11]. Ранее мировой рекорд принадлежал Феликсу Земдегсу и составлял 5,66 секунд. Предшествующие рекорды в 7,08 и 8,72 секунд принадлежали соответственно голландцу Эрику Аккерсдейку и японцу Ю. Накадзиме. Неофициальный рекорд принадлежит Феликсу Земдегсу и составляет 4,21 секунды[12].

Чемпионом мира 2011 года стал Михал Плескович из Польши, показавший в финале чемпионата среднее время 8,65 секунды. Джованни Контарди из Италии собрал кубик Рубика одной рукой за 9,43 секунды. Маршелл Эндрю из Венгрии собрал кубик Рубика вслепую за 26,36 секунды. Томаоки Окаяма собрал кубик Рубика за 20 ходов. Необычное решение головоломки продемонстрировал Фахри Райхан из Индонезии: он собрал кубик ногами за 27,93 секунды. Феликс Земдегс установил 50 мировых рекордов и является рекордсменом в этом компоненте. Предыдущий показатель принадлежал Эрику Аккерсдейку и составлял 33 мировых рекорда[13].

В октябре 2011 года робот CubeStormer II (англ.), специально собранный из 4 наборов конструктора Lego Mindstorms, побил рекорд человека и собрал кубик за 5,53 секунды[14][15] (впрочем, следует отметить, что рекорд был установлен не в присутствии комиссии WCA, и, следовательно, официальным не является, а неофициальный рекорд, установленный человеком, ещё меньше). В марте 2014 года созданный за восемнадцать месяцев инженерами Дэвидом Гилдэем (David Gilday) и Майком Добсоном (Mike Dobson) CubeStormer III (англ.), из деталей того же конструктора Lego Mindstorms и с ARM-мозгом в виде смартфона Samsung Galaxy S4, собрал головоломку за 3,253 секунды.

Соревнования в России[править | править вики-текст]

8 марта 2009 года прошёл первый официальный чемпионат России, победителем стал Антон Ростовиков. 26—27 ноября 2011 года в Москве прошёл официальный открытый чемпионат России[16], в котором приняли участие около 60 человек в дисциплинах от 2×2×2 до 7×7×7, а также сборка кубика Рубика вслепую. Чемпионом в дисциплине 3×3×3 стал Сергей Рябко со средним результатом в финале 10,66 секунды. Рекорд России в единичной сборке принадлежит Дмитрию Добрякову и составляет 6,84 секунды[17].

Чемпионат Европы 2010[править | править вики-текст]

С 1 по 3 октября 2010 года в Будапеште прошёл чемпионат Европы, собравший участников, соревновавшихся в различных дисциплинах. Чемпионом Европы в сборке классического кубика 3×3×3 стал российский спидкубер Сергей Рябко, опередивший в финале в том числе бывшего рекордсмена Эрика Аккерсдейка, со средним временем в финале 10,31 секунд.

Чемпионат Европы 2012[править | править вики-текст]

С 12 по 14 октября 2012 года во Вроцлаве (Польша) прошёл чемпионат Европы. Чемпионом второй раз подряд стал участник из России Сергей Рябко, опередивший чемпиона мира. Среднее время Сергея составило 8,89 сек.

Варианты[править | править вики-текст]

Варианты
Варианты кубика Рубика

Помимо традиционного 6-цветного исполнения кубика 3 × 3 × 3 встречаются 2 × 2 × 2, 4 × 4 × 4, 5 × 5 × 5, 6 × 6 × 6, 7 × 7 × 7, 8 × 8 × 8, 9 × 9 × 9, 10 × 10 × 10, 11 × 11 × 11, 13 × 13 × 13; кубики с изображениями на гранях; «гибриды», полученные объединением нескольких кубиков, варианты с тетраэдрами, закруглёнными углами. Куб со стороной 4 часто называют мастер-кубом (англ.), или «Реваншем Рубика» («местью Рубика»).

Гигаминкс
Тераминкс

Также существует кубик 2 × 2 × 2 — он тоже довольно не прост для сборки, хотя разумеется проще классического 3 × 3 × 3. Есть двуцветные, для малышей. Эта головоломка познакомит их с такой вещью, как кубик Рубика. На данный момент самым большим невиртуальным является кубик Рубика 13 × 13 × 13[18]. Также предпринимались единичные попытки изготовления таких размеров, как 12 × 12 × 12[19] и даже 17 × 17 × 17[20] некоторыми мастерами и изобретателями головоломок.

Спустя почти 30 лет после своего гениального изобретения — кубика, знаменитый профессор Эрнё Рубик создал новую головоломку — шар Рубика, демонстрация которого состоялась на выставке в Германии в феврале 2009 года[21].

Одной из последних модификаций кубика Рубика является Зеркальный кубик Рубика (Rubik’s Mirror Blocks), с размером массива 3 × 3 × 3, как и в оригинальной версии головоломки, однако выполненный со всеми гранями одного цвета (часто блестящими, зеркальными — откуда и название), но на каждой из которых вместо квадратов — прямоугольники разных размеров. Другими словами, 26 элементов такого кубика имеют форму параллелепипеда и отличаются не цветами, а размером и формой (соотношением рёбер и граней). Собирать такой куб сложнее ввиду его объёмности — разобранный куб выглядит нагромождением параллелепипедов различных размеров. Однако он подчиняется схемам сборки классического куба 3 × 3 × 3, стоит лишь абстрагироваться от форм составных элементов.

Другие фигуры[править | править вики-текст]

Существует множество головоломок, аналогичных кубику Рубика по устройству, но другой формы:

Компьютерные программы[править | править вики-текст]

Головоломки, подобные кубику Рубика, могут быть смоделированы на компьютере: от простых 2 × 2 × 2, 3 х 3 х 3[23] до очень сложных вариантов (100 × 100 × 100 или 1000 × 1000 × 1000 кубиков), невозможных в физическом мире — 4-, 5-, и даже 7- мерные аналоги[24][25][26].

Существуют компьютерные игры, моделирующие «Магический кубик», но они не получили, по сравнению с оригинальной механической головоломкой, широкого распространения.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. История кубика Рубика // rubik-cube.ru
  2. История головоломки // speedcubing.ru
  3. Ernő Rubik, create2009.europa.eu  (Проверено 28 декабря 2009)
  4. «Birth of the legend» (недоступная ссылка с 13-05-2013 (742 дня) — история), интервью с Томом Кремером, rubiks.com
  5. Рубик и его кубик. Часть третья: возвращение // MEMBRANA, 21.08.2003
  6. Jerry Slocum, David Singmaster, Wei-Hwa Huang, Dieter Gebhardt, Geert Hellings. The Cube: The Ultimate Guide to the World's Bestselling Puzzle — Secrets, Stories, Solutions. — 2009. — С. 26. — 142 с.
  7. Rokicki, T.; Kociemba, H.; Davidson, M.; and Dethridge, J. God's Number is 20 (англ.). Проверено 19 июля 2013. Архивировано из первоисточника 27 июля 2013.
  8. speedsolving.com : Fridrich Method (англ.)
  9. Метод Джессики Фридрих
  10. Новый рекорд по сборке Кубика Рубика: всего 5,25 секунды
  11. Official Results
  12. Феликс Земдегс кубик рубика 4.79
  13. World Cube Association Official Results
  14. Лего-робот побил рекорд человека по сборке кубика Рубика
  15. Робот побил рекорд человека по сборке кубика Рубика
  16. Russia Open 2010
  17. World Cube Association - Official Results.
  18. RedKB. MoYu 13x13x13 Unboxing (30 нояб. 2014 г.).
  19. «12 × 12 × 12 куб, изобретатель Leslie Le»
  20. «17x17x17 куб, изобретатель Oskar van Deventer»
  21. «Рубик-360 — новая головоломка от Эрнё Рубика», Новости технологий
  22. Пирамидка. Проверено 17 декабря 2009. Архивировано из первоисточника 31 мая 2012.
  23. Виртуальный кубик Рубика (Кубик-рубЛик)
  24. Magic Cube 4D (англ.)
  25. Magic Cube 5D (англ.)
  26. Magic Cube 7D (англ.)

Литература[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]


Тематические порталы
Программы
  • RubikCube — 3D кубик Рубика для Windows
  • Сборка кубика Рубика для любого случая — составление схемы сборки кубика Рубика на основе его конфигурации
  • Superliminal.com MagicCube4D — кубик Рубика в 4 и более измерениях, на гиперкубе
  • Herbert Kociemba’s Homepage Cube Explorer — поиск решений, близких к минимальным по количеству ходов