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四阶魔方

发布时间:2023-09-07 14:30:28

四阶魔方(英文:Rubik's Revenge),为4×4×4的立方体结构魔方,由彼得·塞波斯坦尼(Péter Sebestény)于1981年发明。四阶魔方的本名,起初是仿照三阶魔方(鲁比克方块)而命名为“塞波斯坦尼方块”,后来在生产前最终定名为“魔方的复仇”,以吸引三阶魔方的爱好者。

四阶魔方详细介绍

四阶魔方(英文:Rubik's Revenge),为4×4×4的立方体结构魔方,由彼得·塞波斯坦尼(Péter Sebestény)于1981年发明。四阶魔方的本名,起初是仿照三阶魔方(鲁比克方块)而命名为“塞波斯坦尼方块”,后来在生产前最终定名为“魔方的复仇”,以吸引三阶魔方的爱好者。

四阶魔方总共有8个角块、24个棱块与24个中心块。其变化数约等于7.40×10。

四阶魔方变化

四阶魔方总共有8个角块,24个棱块和24个中心块。

8个角块,可以互换位置 (

) ,也可以翻转方向 (

) ,但无法单独翻转一个角块 (

) ,所以总共有

种变化状态。

24个中心块,可以互换位置 (

) ,但每种颜色中的4个中心块,无论处于何种位置均是等价的 (

) ,所以总共有

种变化状态。

24个棱块,可以有不同的位置和方向 (

) ,但每种颜色的2个棱块,不能单独翻转其中之一 (

),且2个棱块互换位置是等价的 (

) ,所以总共有

种变化状态。

最后,由于四阶魔方没有固定的中心块,其中有

种变化,亦可通过整体旋转魔方来实现,但这些变化在空间中是等价的。

所以四阶魔方的总状态数为:

即 7,401,196,841,564,901,869,874,093,974,498,574,336,000,000,000 种变化。

四阶魔方术语

U:上层

MU:上数第二层

D:下层

MD:下数第二层

L:左侧层

ML:左数第二层

R:右侧层

MR:右数第二层

F:前层

MF:前数第二层

B:后层

MB:后数第二层

四阶魔方结构

四阶魔方总共有8个角块,24个边块和24个中心块,它的构成分为两类:

第一类中心是一个球体,每个周边的小块连接着中心球的滑轨,在运动时候会沿着用力方向在滑轨上滑动。

第二类是以轴为核心的四阶魔方,这类魔方的构成非常复杂,除了中心球和周边块外还有很多附加件。

作为竞速运动来说第二种构成的四阶魔方运动速度快,不易在高速转动中卡住。

以球体为中心的四阶魔方

四阶魔方降阶法还原

四阶魔方一般对于初学者,采用“降阶法”还原,即将四阶魔方“降阶”成为三阶魔方,再按三阶魔方还原。所以,还原四阶魔方,必须先具备三阶魔方的基础。

但需额外注意的是,四阶魔方因中心块不固定,故降阶后会出现三级魔方所未有的“特殊情况”,需额外操作以校正。

此外,“降阶法”是还原高阶魔方的通用方法。“降阶”步骤,及各步骤中的转法思路,均可应用于所有高阶魔方还原中。

高阶魔方,可以分为奇数阶与偶数阶。偶数阶魔方,与四阶魔方类似,因“中心块”相对位置不固定,所以在“还原中心块”时需要注意相对位置,且降阶后可能需要“特殊情况校正”这一步骤,将降阶后的“三阶魔方”修正为“标准情况”;奇数阶魔方,因“中心块”相对位置是固定的,所以“复原中心块”时较易,且完成降阶后的“三阶魔方”即为“标准情况”,不需校正。

降阶法还原四阶魔方,分为以下四个阶段:

第一阶段:还原中心块

还原中心块,共6面,每个面中心有4块,6个面总计24块。

第二阶段:合并棱边

合并每一条棱,共12条棱,每个棱由2块组成,总计24块。

可以一条条去拼,也可以使用3-2-2-2-3法,这种方法会有特殊情况。

第三阶段:按三阶魔方还原

完成6个中心块以及12个棱以后,此时四阶魔方已经降阶成三阶魔方的型态, 再按照三阶魔方的方式复原就可以完成四阶魔方。

第四阶段:特殊情况校正

特殊情况校正,当出现三阶魔方不可能出现的情况,这就是四阶魔方的特殊情况,要单独翻转一边棱,或是只有两个角不对或是只交换一对棱边或者奇数次棱边的情况,要用特殊公式。如果有特殊情况使用O特和P特公式解决。

四阶魔方层先法还原

四阶魔方的还原也可以用层先法。四阶层先法是不断的变换使用三阶层先法的公式来进行还原的。

第一步,复原底面

复原底面:方法同三阶;先复原一个中心四块面;之后对好边棱,最好的方法是从魔方的侧面把边棱对好,然后放在已经复原的中心面旁。再次是对好四个边,方法是把他们放在顶面,对好后下底,这样有规律,且不会造成混乱。注意他们的顺序噢!最后是对好白色的角块

第二步,复原第二层

复原第二层:这一步中先复原翼,再复原点。这里是变通地使用三阶魔方第二层棱块的复原公式。

2.1复原第二层的翼

公式2-1:URU’R’U’F’UF

公式2-1’:U’F’UFURU’R’

这个公式与三阶的复原第二层棱块公式完全一样。如果目标块不在顶层,那它一定在第三层,只要将目标块转到FR棱的第三层处,做公式2-1即可将其转到顶层。

2.2 复原第二层的点

公式2-2:Ru’R’U’f’Uf

公式2-2’:Ru’R’U’f’Uf

这个公式与三阶的复原第二层棱块公式类似,不同之处是有一部分转动了中间层。

如果目标块不在顶层,那它一定在第三层,转动第三层,只要将目标块转到F面近R面处,做公式2-2即可将目标块转到顶层(或转动第三层,将目标块放到R面近F面处,做公式2-2')。

至此,下面两层全部完成。

第三步,复原第三、四层

复原第三、四层:这里是先用换角公式复原顶层角,之后用换棱公式复原顶层翼,再用换棱公式复原第三层翼,最后变化使用换棱公式复原剩下的点块。

3.1复原顶层角块位置

公式3-1:R’ L U L’ U’ R U L U’ L’

公式3-1’:L R’ U’ R UL’ U’ R’ U R

若有两个相邻角块位置正确。将正确的两个角块放在右手,做公式3-1。

有两个不相邻角块位置正确。直接做公式3-1或公式3-1’,便可以得到第2种情况

这与三阶魔方第六步一致。考虑到后续公式的一致性,这里介绍一个新公式,其实这个公式完全可以替代三阶换棱公式(R2 D2 R' U' R D2 R'U R')。它的变换形式可以一直用到本方法最后一步。

3.2复原顶层角块方向

公式3-2:R’ U’ R U’ R’ U2 R

公式3-2’:R U R’ U R U2 R’

这与三阶魔方第五步顶面全部翻正的小鱼公式完全一样。从三阶魔方考虑,是很容易理解的。

3.3复原三、四层的翼

公式3-3:R’ LuL’u’ R uLu’L’

公式3-3’:L R’u’Ru L’ u’R’uR

这个公式与3-1极为相似只有U大写改为小写。

由于有十二个翼需要替换,建议先复原顶层的八个。找第三层翼含有顶面颜色(黄色)的,将黄色面放在右侧或左侧,做公式3-3(在左侧)或3-3'(在右侧)。

顶层八个翼复原后,看第三层翼,这时第三层翼已经不含顶层颜色,我们找在同一面上两个翼是否有相同的颜色。这有三种情况:

1.四个面的翼颜色都相同,说明第三层已经翼已经完成复原;

2.找到有一对翼在同一面颜色相同,将这对翼放在R面。做(公式3-3→ yU’→公式3-3)。就得到了第1种情况。

注意:这里是把同面同色的翼放在右手,拆一个顶面翼;拆完之后,用同一公式去复原顶面翼,这样就实现了第三层三个翼的旋转互换。

3.4复原三、四层的点

这时只剩下几个点要对调了,用下面两点和三点对换公式可以很轻松完成。

两点轮换:

公式3-6:r U l' U' r' U l U'

公式3-6':l' U' r U l U' r’ U

做该公式时注意目标块必须放在R面和F面下半区域的对应位置。如果目标块不在下方,转动该面就可以了。做完公式再恢复回去即可。

三点轮换:

公式3-4:r’ L u L u' r u L u' L’

公式3-4’:l R' u’ R u l' u’ R' u R

公式3-5:r’ L d’ L d r d’ L d L’

公式3-5’:l R' d R d’ l' d R' d’ R

我的建议,如果你是初学者,能用两点对换就不要用三点轮换;如果你已经是高手了,随心所欲吧。

四阶魔方特殊情况

如有特殊的情况,需要用四阶魔方O特、P特公式来解决。

四阶魔方官方纪录

世界

单次

17.42s

塞巴斯蒂安·文耶

德国

Danish Open 2019

平均

21.11s

Max Park

美国

Bay Area Spedcubin'21 2019

中国

单次

20.87s

王旭明

中国

2018WCA九江魔方公开赛

平均

25.56s

孔维浩

中国

2021WCA北京春季专项赛

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