Кубик Рубіка

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Кубик Рубіка

Ку́бик Ру́біка (часто: кубик-рубік) — механічна головоломка, яку винайшов 1974 року[1] угорський скульптор, винахідник Ерньо Рубік.

Ерно Рубік назвав свій винахід «Магічний куб», але у 1980 році компанія англ. Ideal Toys перейменували головоломку за іменем винахідника[1] і цього ж року виграла німецьку нагороду «Гра року» (Spiel des Jahres).

Вже продано понад 300,000,000 екземплярів іграшки в усьому світі[2]

Історія[ред.ред. код]

Винахід[ред.ред. код]

Cube 2x2x2.svg

У березні 1970 Гаррі Д. Нікольс винайшов і пізніше запатентував у США перший кубик розміром 2×2×2 (англ. "Puzzle with Pieces Rotatable in Groups"). Кубика Нікольса зберігав цілісність за допомогою магнетизму. Слідом за ним Франк Роксі отримав британський патент на кубик розміром 3х3х3 (англ. "Spherical 3x3x3").

Оригінальне пакування кубика Рубіка

Рубик винайшов свій «Магічний Кубик» у 1974 році та отримав угорський патент HU170062 роком пізніше, але не подав на отримання міжнародних патентів. Перша пробна партія продукту була запущена в кінці 1977 і надійшла у Будапештські іграшкові магазини. Пластикові елементи, які були покладені в основу виробу, були значно дешевші ніж магніти за дизайном Нікольса. У вересні 1979 року угода з Ideal Toys вивела «Магічний Кубик» у західний світ, і головоломка дебютувала на іграшковому ринку у січні та лютому 1980 року.

У 1982 році компанія Moleculon Research Corp, асигнована Нікольсом, подала в суд на Ideal Toys за недотримання патентного договору. За рішенням суду кишеньковий кубик 2х2х2 порушував патент Нікольса, але кубик Рубіка 3х3х3 залишався патентованим винаходом Е.Рубіка.[3]

Популярність[ред.ред. код]

З 1980 по 1982 роки було продано більше 1 млн кубиків Рубіка[4]. Ideal Toys випускала «Інформаційний бюлетень кубика Рубика» з 1980 по 1983 роки.

Варіанти кубиків Рубіка (зліва направо: Помста Рубіка, Кишеньковий кубик, Професорський кубик, Кубик Рубіка).

Незабаром з'явились схожі головоломки, як від самого Рубіка, так і з інших джерел, включаючи кубик 4х4х4 — «Помста Рубіка». Є також варіанти розмірів 2х2х2 та 5х5х5 («Кишеньковий кубик» та «Професорський кубик», відповідно) та головоломки інших форм, таких як піраміда і тетраедр.

У травні 2005 грецький винахідник П. Вердес (Panagiotis Verdes) сконструював кубик Рубіка розміром 6х6х6. 23 травня 2006 року Френк Моріс, світовий чемпіон з розв'язування кубика Рубіка, протестував цю версію. Йому вистачило 5 хвилини та 37 секунд на розв'язок головоломки. Раніше версію 3х3х3 він розв'язав за 15 секунд, 4х4х4 — за 1 хвилину 10 сек., 5х5х5 — за 1хв. 46,1 сек. У липні 2006 року успішно сконструював кубик 7х7х7. 27 жовтня 2006 року було випущено відео-розв'язку Морісом цієї головоломки. Він розв'язав її за 6 хв 29,31 сек.

В 1994 році Мілінда Грін, Дон Хатч та Джей Бекенільт (Melinda Green, Don Hatch, Jay Berkenilt) створили 4-ри вимірний 4х4х4х4 аналог кубика. Кількість можливих станів цього кубику перевищує кількість атомів у відомому всесвіті. На січень 2007 року лише 55 осіб змогли його розв'язати[5]. У 2006 році Ройс Нельсон та Чарлі Невіл (Roice Nelson, Charlie Nevill) створили 5-ти вимірну модель 5х5х5х5х5. На січень 2007 її розв'язало лише 7 осіб[6].

Математичний опис[ред.ред. код]

З точки зору математики переміщення окремих кубиків при повороті граней кубика Рубіка є перестановками скінченної множини станів окремих кубиків (їх положення та орієнтації). Всі можливі повороти граней утворюють групу і, таким чином, процес збирання кубика можна досліджувати за допомогою теорії груп перестановок скінченних множин.[7]

Для запису перетворень можна викориcтати алгебраїчну нотацію, у якій літери Ф, Т, Л, П, В, Н означають поворот на 90 градусів за годинниковою стрілкою відповідно фронтальної, тилової, лівої, правої, верхньої та нижньої граней. Поворот грані проти годинникової стрілки, тобто обернена операція, позначається піднесенням відповідної літери до степеня -1, наприклад, Ф-1. Два послідовних повороти однієї грані, що є добутком відповідних перестановок, позначається піднесенням до степеня 2, наприклад, Ф2.[7]

Таким чином, якщо літери M та N позначають дві грані кубика, то

M Поворот грані на 90° за годинниковою стрілкою
M-1 Поворот грані на 90° проти годинниковї стрілки
MM-1 Добуток прямого та оберненого перетворень є тотожною перестановкою і не міняє стан кубика Рубіка
M2 Поворот грані на 180° за годинниковою стрілкою.
M-2 Або, що те ж саме, поворот грані на 180° проти годинникової стрілки
M-1NM Спряження повороту N за допомогою повороту M
MNM-1N-1 Комутатор поворотів N та M

У англомовній нотації запису дій збирача кубика Рубіка[8] для позначення поворотів граней за годинниковою стрілкою використовуються літери F (англ. front — фронтальна), B (back — задня), L (left — ліва), R (right — права), U (up — верхня), D (down — нижня). Повороти проти годинникової стрілки для спрощення запису позначаються штрихом, наприклад, F′. Також використовуються маленькі літери f, b, l, r, u та d для позначення поворотів двох граней і літери x, y, z для поворотів всього кубика.

Комбінаторика[ред.ред. код]

Нормальний Кубик Рубіка (3×3×3) може мати (8! × 38−1) × (12! × 212−1)/2 = 43,252,003,274,489,856,000 різних позицій (комбінацій), або приблизно 4,3 × 1019. Незважаючи на таку величезну кількість комбінацій станів, будь-який кубик Рубіка можна розв'язати не більше ніж за 20 рухів[9].

Для порівняння, якщо викласти всі комбінації кубика Рубіка за кінці вздовж однієї лінії, то довжина цієї лінії становитиме 261 світлових років.

Існує (8! × 38) × (12! × 212) = 519,024,039,293,878,272,000 ймовірних варіантів розміщення елементів кубика, але лише один із дванадцяти можна отримати на практиці. Причиною цього є те, що неможливо рухати бокові елементи. Отже існує 12 можливих наборів досяжних конфігурацій, які також називають орбітами.

Змагання з швидкубінгу[ред.ред. код]

Докладніше у статті Швидкубінг
Змагання зі швидкубінгу, збирання однією рукою

Проводиться досить багато змагань швидкубінгу для визначення найшвидшого збирання кубика Рубіка. З 2003 по 2006 роки було проведено 72 офіційні змагання, з яких 33 — в 2006.

Не кожний куб є швидкісним. Ознаки швидкісних кубиків — має гвинти регулювання, скруглені кути та особливу конструкцію механізму[10].

Перший світовий чемпіонат з швидкубінгу, організований Книгою Рекордів Гінесса, відбувся у Мюнхені 13 березня 1981 року. Офіційним переможцем із рекордним часом 38 секунд став Юрій Фрошль, уродженець Мюнхену. Перші міжнародні змагання відбулися у Будапешті 5 червня 1982. Чемпіоном став Мін Тай, в'єтнамський студент із Лос-Анджелеса, з часом 22,93 секунди.

Із 2003 року змагання проводяться за середнім часом (усереднення 3 із 5 спроб); але одиночний найкращий результат також реєструється.

Асоціація World Cube Association[en] веде історію рекордів[11]. У 2004 WCA ввела обов'язкове використання спеціального вимірювального секундоміра.

Люди установлювали рекорд за рекордом, стрімко наближаючись до фантастичної позначки — 10 секунд. І ось це сталося 5 травня 2007. Першою людиною, яка перемогла на офіційних змаганнях з результатом 10 секунд, став Тібо Жаклін з Франції. Його результат був 9,86, і це був світовий рекорд. За 2007 і 2008 роки цей рекорд був побитий, причому не один раз.

Потім у кубінгу сталася справжня сенсація: 13 липня 2008 Ерік Аккерсдайк установив новий світовий рекорд — 7,08 секунди. Цей рекорд тримався більше ніж два роки, але потім почалася нова хвиля кубінгу на чолі із справжньою зіркою Феліксом Земдегсом з Австралії. Фелікс складав кубик настільки швидко, що всі розуміли: побити 7,08 с — це всього лише справа часу.

І ось 13 листопада 2010 Фелікс перемагає з часом 6,77 с. Середній час — менше 8 секунд! Але на цьому Фелікс не зупинився і у наступних змаганнях влаштував цілу серію рекордів з одноразової спроби і середнього часу. Наприкінці 2010 — початку 2011 року Фелікс став неперевершеним у цій справі. І тільки наприкінці 2011-го кращі кубери починають поступово наближатися до його часу. Чемпіоном світу у 2011 році Феліксу стати не вдалося, хоча він був фаворитом. Психологія і моральна підготовка відіграють у швидкубінгу чи не найголовнішу роль, коли справа доходить до часу, меншого за 10 секунд.

Зараз офіційний світовий рекорд складання кубика за першою спробою становить 5,66 секунди, за середнім часом 7,64 секунди. Обидва рекорди належать Феліксу Земдегсу[en][12].

Існують також альтернативні змагання, із певними нестандартними умовами:

  • змагання наосліп[13]
  • змагання, коли одна особа із зав'язаними очима виконує дії, які каже йому партнер
  • збирання кубика під водою на одному вдиху[14]
  • збирання кубика однією рукою[15]
  • збирання кубика ногами[16]

Цікаві факти про кубик Рубіка[ред.ред. код]

  • У 1974 році угорський скульптор і викладач архітектури Ерне Рубік винайшов свою головоломку — кубик Рубіка, а наступного року запатентував.
  • За цей час кубик Рубіка став лідером за кількістю проданих екземплярів — більше 350 млн штук.
  • Алгоритм складання кубика Рубіка за найменшу кількість ходів назвали «алгоритмом Бога». Математик Тома Рокицький за допомогою розширених комп'ютерних розрахунків довів, що для цього необхідно зробити 22 ходи.
  • Класичний кубик Рубіка має 3х3х3 квадратики, а найбільший — 11х11х11.
  • Люди, які займаються швидкісним складанням кубика Рубіка, називаються швидкуберами. Останній рекорд був встановлений Феліксом Земдегсом 29 січня 2011, він зібрав кубик Рубіка за 6,65 секунд.
  • Як не дивно, змагання проходять у декількох номінаціях: збирання двома руками або однією, з закритими очима, а також під водою на одному вдиху.
  • Житель Фінляндії Анссі Ванхана зібрав кубик Рубіка ногами за 36,72 секунди.
  • У 1980 році, коли головоломка була максимально популярною, її крутив кожен п'ятий з жителів нашої планети.
  • Стандартний розмір сторони кубика Рубіка складає 57 мм.
  • На YouTube можна знайти майже 40 тисяч відеороликів, пов'язаних з цією головоломкою.
  • На сьогодні вважається, що найдовшою є збірка кубика Рубіка протягом 26 років. Такий термін знадобився британцеві Грему Паркеру, який отримав іграшку як подарунок на 19-річчя, а закінчив складання у віці 47 років.[17]

Джерела[ред.ред. код]

  1. а б http://www.rubiks.com/lvl3/index_lvl3.cfm?lan=eng&lvl1=inform&lvl2=medrel&lvl3=histry
  2. Marshall, Ray. Squaring up to the Rubik challenge.
  3. Moleculon Research Corporation v. CBS, Inc.
  4. http://www.rubiks.com/lvl3/index_lvl3.cfm?lan=eng&lvl1=inform&lvl2=medrel&lvl3=cubfct
  5. http://www.superliminal.com/cube/cube.htm
  6. http://www.gravitation3d.com/magiccube5d/
  7. а б Калужнин Л. А., Сущанский В. И. Венгерский шарнирный кубик // Преобразования и перестановки : Перевод с украинского Г. И. Фалина. — 2-е изд.. — М.: «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, 1985. — С. 129-144.
  8. Joyner, David (2002). Adventures in group theory: Rubik's Cube, Merlin's machine, and Other Mathematical Toys. Baltimore: Johns Hopkins University Press. с. 7. ISBN 0-8018-6947-1. 
  9. Kochamaro. «Алгоритм Бога - 20 рухів». Архів оригіналу за 2013-06-26. Процитовано 2012-08-05. 
  10. http://krutygolov.com.ua/page_10.html
  11. історія рекордів розв'язків головоломки кубика Рубика
  12. Кубик Рубіка. Історія. Схема складання
  13. кубик Рубика 3х3х3: результати змагань в сліпу
  14. кубик Рубика 3x3x3: Під водою
  15. кубик Рубика 3x3x3: Однією рукою
  16. кубик Рубика 3x3x3: Ногами
  17. Цікаві факти про Кубик Рубіка

Див. також[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]


  1. офіційний сайт Е.Рубіка (англ.)
  2. Офіційний українский сайт швидкуберів (рус., укр.)
  3. Кубик Рубіка. Історія. Схема складання (укр.)
  4. Оригинальные кубики Рубика, Dayan и другие: 2х2 3х3 4х4 5х5 6х6 7х7 8х8 9х9 10х10.
  5. Скоростные кубики Рубика: 2х2 3х3 4х4 5х5 6х6 7х7.
  6. Центр Решений кубика Рубика: Как собрать кубик 2х2 3х3 4х4 5х5 6х6 7х7.
  7. Оригинальные кубики: 2х2 3х3 4х4 5х5 6х6 7х7.
  8. PDF — самая легкая инструкция по сборке кубика Рубика
  9. Розв'язок кубика Рубіка
  10. Відео — Розв'язок Кубика Рубика. (рос.)
  11. Оригинальный Кубик Рубика в Украине
  12. http://cubing.com.ua/ - Сайт посвящённый кубингу в Украине. Описания головоломок, основ и принципов, методики сборки, обсуждения с единомышленниками не оставят вас безразличными.
  13. автоматичний збирач кубика Рубіка з вказаної комбінації
  14. Сайт любителів головоломок
  15. Що таке швидкісна головоломка? (рос.)
  16. Цікаві факти про кубик Рубіка