[其他]五層魔方

無效

• 申請號: 86106377
• 申請日: 1986-10-13
• 公開（公告）號: CN86106377A
• 公開（公告）日: 1987-08-26
• 發明（設計）人: 于紅
• 申請（專利權）人: 于紅
• 主分類號: A63F9/08
• 分類號: A63F9/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

據信，很早就有人在地中海沿岸地區看到過木制的三層魔方（3×3×3魔方），而在1974年匈牙利建筑師魯畢克又將其重新發現。自此，被西方人稱之為“匈牙利恐怖”的三層魔方風靡世界。繼之又出現了四層魔方（4×4×4魔方）。時隔不久，1981年11月，世界上第一個采用機械結構的五層魔方（5×5×5魔方）在北京設計并制造成功。本申請所提供的就是這個發明。

本發明既可作為一種高級別的智力玩具，又可作為各種學校中的教學-力學教具，也可為教學理論的研究提供具體的模型。本魔方所涉及的數學內容很豐富，它與幾何、代數、運籌學等學科的知識都有聯系，并且群論中許多概念在五層魔方上都得到了具體化。由于五層魔方上的表面格有150個之多，因此它的變化多彩濱紛。它的變化不少于6¹⁰⁰·2⁵²種，這巨大的天文數字已遠遠超過了三層魔方的變化（三層魔方共有43，252，003，274，489，856，000種即6³⁰種變化）。因此，五層魔方的表面除了可變出各種幾何圖案（該魔方表面可附上各種顏色）外，還可變出各種英、俄等國字母及阿拉伯數碼，這也是三層魔方所達不到的。若將五層魔方的表面的每一小格編碼，那么每轉動90°，就使魔方的初始狀態的數學關系發生一次改變，因而就能得到魔方運轉前后各面所對應的數學矩陣的變化及它們之間的關系。

五層魔方是一種有趣而變化豐富的幾何體。因此，它對培養人們的空間想象能力具有非常現實的意義。通過解魔方，可使人們的記憶力，空間想象力和邏輯思維能力得到培養，使智力得到發展。

五層魔方的外觀很象三層魔方。它也是一個正六面體，上面布滿大小均等的方形小格（共150個），且每面要比三層魔方多兩層;它也可象三層魔方那樣隨意轉動，所以1982年6月發明人最早在其校刊上稱之為“五層魔方”。若把它的最外兩層當作一層，把第三層當作一層，那么這時的五層魔方就可當作三層魔方來玩。當然此時的圖案又別具一格。如“八方呼應”、“棋盤花格”、“笛卡兒式”、“破鏡重圓”等奇景均可在五層魔方上稅現（參見附表）。

五層魔方的炫爛色彩及無窮的變化能強烈地吸引游戲者，能使任何游戲者愛不釋手、興趣盎然、久玩而不知疲倦，使人身心健康，精神愉快。因此五層魔方的使用者可以是兒童、青少年、青壯年乃至老年人。

五層魔方的解題比賽可以構成一種高級的智力競賽項目。

五層魔方所涉及的許多數學內容尚未被發掘出來，還需要今后科學工作者的深入研究。目前來說，三層魔方在運籌學方面提供的數學模型已初步應用于汽車運行的網絡管理中〔見《科學美國人》1981〕，五層魔方既然已包含了普通魔方的所有變化，那么它就必然蘊含著更加豐富的內容。因此五層魔方在科研中的價值以及在其他學科中的作用也是不可低估的。

本發明的任務是：參照魯畢克魔方的內部結構，設計出一種魔方，它是一個每面都具有五層結構的正六面體，上面布滿面積大小均等的150個方塊小格，與三層魔方相比，這種魔方具有五層的立體結構，每面比三層魔方多兩層。它能夠象魯畢克的三層魔方那樣隨意轉動，而所述五層魔方上的任何零件都不會從其上松開或脫落;而這種魔方的表面可以變化出各種各樣的圖案。

本發明的解決方案：見附圖1-15。本發明稱為五層魔方，即5×5×5魔方，它是一種由98個具有一、二或三個等面積方塊外表面的表面塊零件和一個處于該魔方中心位置的六向軸所組成的可繞六向軸之任一軸向沿垂直該軸向的表面塊間界面任意旋轉的立方體，它有150個等面積方塊表平面。98個表面塊可分為六類（見附圖1-15）：即中心塊（0號塊），24個心邊塊（也叫1號塊），12個邊中塊（即2號塊），24個內角塊（3號塊），24個邊角塊（4號塊），8個角塊（5號塊）。98個表面塊以平面或曲面互相滑動銜榫，而不會從魔方上松開或脫落。