Cubul Rubik: ce este, istorie, structură și culorile puzzle-ului

Cubul Rubik este un cub de puzzle și cea mai vândută jucărie din lume din toate timpurile, cu peste 300.000.000 (300 de milioane) de bucăți vândute. A fost inventat în 1974 de sculptorul și profesorul de arhitectură maghiar Ernő Rubik. Într-un cub Rubik's Cube clasic, fiecare dintre cele șase fețe este acoperită de nouă autocolante, fiecare dintre acestea având una dintre cele șase culori solide: alb, roșu, albastru, portocaliu, verde și galben. În modelele comercializate în prezent, albul este opus galbenului, albastrul este opus verdelui, portocaliul este opus roșului, iar unii ar putea înlocui albastrul cu negru sau violet.

Istorie și denumire

Cubul a fost inițial numit în maghiară Bűvös kocka („cubul fermecat” sau „cubul magic”) și a fost brevetat în Ungaria la mijlocul anilor 1970. Comercializarea internațională la scară largă a început spre sfârșitul anilor 1970 și începutul anilor 1980, când Ideal Toy Corporation a lansat versiunea sub numele de Rubik's Cube. De atunci numele a devenit sinonim cu puzzle-ul, iar „Rubik” este atât numele inventatorului, cât și brandul sub care se vând multe modele și variante.

Structură și componente

Cubul Rubik clasic este un mecanism mecanic format din piese mobile, numite „cubies”:

• Centri — 6 piese centrale (una pe fiecare față) care rămân în poziție relativă una față de alta și indică culoarea fiecărei fețe;
• Muchii (edge) — 12 piese care au câte două culori;
• Colțuri (corner) — 8 piese care au câte trei culori.

Centrii determină orientarea culorilor fețelor; doar muchiile și colțurile se pot muta în diverse poziții. Mecanismul intern este proiectat astfel încât anumite permutări sau orientări sunt imposibile (de exemplu, nu se poate obține o singură pereche de muchii inversată fără a altera și alte piese), ceea ce impune constrângeri matematice interesante.

Culorile și aranjamentul lor

Aranjamentul tradițional al culorilor la un cub standard este:

• alb — opus galben,
• albastru — opus verde,
• portocaliu — opus roșu.

În producția modernă există variante „stickerless” (piese din plastic colorat) și versiuni cu combinații de culori diferite (de exemplu, violet sau negru în locul albastrului). Totuși, pentru competiții oficiale organizate de World Cube Association (WCA), se folosesc de regulă scheme standardizate de culori pentru a păstra consistența.

Cum se rezolvă

Există multe metode de rezolvare, potrivite pentru începători și pentru speedcuberi:

• Metoda strat-cu-strat (layer-by-layer) — populară pentru începători: se rezolvă primul strat, apoi al doilea și în final al treilea strat;
• CFOP (Cross, F2L, OLL, PLL) — una dintre cele mai populare metode în speedcubing, constă din formarea unei cruci, rezolvarea primelor două straturi simultan (F2L), orientarea ultimului strat (OLL) și permutarea ultimului strat (PLL);
• Roux, ZZ și alte metode avansate — fiecare are avantaje pentru viteza de rezolvare și numărul de algoritmi necesari.

Notarea mișcărilor folosește literele R, L, U, D, F, B (Right, Left, Up, Down, Front, Back), cu variante precum R' (rotație inversă) și R2 (jumătate de rotire). Există și algoritmi pentru diverse situații specifice, care se învață pentru a reduce timpul de rezolvare.

Matematică și curiozități

Numărul total de permutări posibile ale cubului 3×3×3 este impresionant: 43.252.003.274.489.856.000 (aprox. 43 de triliarde în scara scurtă, adică 43 de quintilioane). Dintre acestea, multe sunt imposibile de obținut pornind de la o stare corectă dacă se demontează sau se resatarează părți în afara regulilor mecanice.

God's number, numărul minim maxim de mișcări necesare pentru a rezolva orice poziție a cubului în metrică standard, a fost demonstrat a fi 20 — adică oricare configurare a cubului poate fi rezolvată în cel mult 20 de mișcări (în metrică de față-turn).

Variante și evoluții

Pe lângă clasicul 3×3×3 există multe variante populare:

• 2×2×2 (Pocket Cube),
• 4×4×4 (Rubik's Revenge), 5×5×5 (Professor's Cube) și variante mai mari,
• puzzle-uri cu alte forme: Megaminx (dodecaedru), Pyraminx (piramidă), Skewb, Square-1 etc.

Produsele moderne au îmbunătățit mecanismul intern (rolărie, magneți pentru stabilitate, lubrifiere) și materialele (stickerless, autocolante rezistente), ceea ce a redus frecarea și a crescut viteza pentru competitori.

Comunitate și competiții

Speedcubing-ul este un sport amator organizat în cadrul World Cube Association (WCA), care reglementează competițiile, clasele de vârstă și recordurile mondiale. Participanții concurează pe probe de viteză la mai multe tipuri de puzzle-uri și pe formate precum cel mai bun din cinci (average of 5) sau cel mai bun din trei.

Recordurile mondiale evoluează constant; la nivel înalt, timpul pentru un singur solve de 3×3 poate ajunge la câteva secunde, iar average-ul de 5 solve-uri este în mod obișnuit sub 10 secunde pentru cei mai buni competitori.

Învățare și resurse

Începătorii pot începe cu metoda strat-cu-strat, urmărind tutoriale care explică pașii esențiali (crucă, colțuri, muchii, ultimul strat). Pe măsură ce dobândesc dexteritate și memorie a algoritmilor, pot trece la metode mai avansate precum CFOP. Practica regulată, utilizarea unui cub bine întreținut și învățarea unor algoritmi esențiali reduc considerabil timpul de rezolvare.

Concluzie: Cubul Rubik este atât un obiect de divertisment, cât și un instrument educațional care îmbină arte, inginerie și matematică. De la invenția sa în 1974, a generat o comunitate globală de pasionați, inovații tehnologice în designul puzzle-urilor și un număr uriaș de variante pentru toate vârstele și nivelurile de interes.

Tipuri de cuburi

Cubul Rubik standard este 3x3x3. 3 blocuri în lungul, 3 blocuri în jos și 3 blocuri în adâncime. Cuburile pot fi realizate în versiuni 2x2, 4x4 sau mai mari. Începând cu 2017^{[update], cel} mai mare cub este de 33 x 33, care este, de asemenea, imprimat în 3d.

Cuboizii sunt cuburi cu laturile inegale. Câteva opțiuni sunt 3x2x2x2 sau 3x5 sau 4x3. Unii cuburi se pot transforma sau se pot amesteca. Asta înseamnă că cubul iese din forma sa inițială. Pentru a rezolva un cub care își schimbă forma, acesta trebuie să revină la forma inițială înainte de a fi considerat rezolvat.

Cuburile cu angrenaje includ angrenaje care fac ca ambele părți ale cubului să se rotească.

Printre alte versiuni se numără Megaminx, Pyraminx, Rubik's clock, Mirror Cube și Square 1.

 
Colecție de cuburi Rubik. Aceasta include un cub 3x3x3, cubul oglindă, cubul vid, 4x4x4, 5x5x5, Megaminx și un 2x2x2, etc.  

Structura

Cubul Rubik este un cub împărțit în mai multe cuburi mai mici, cu fețe de culori diferite, atașate la o piesă metalică rotativă în mijloc. În total, există 26 de cuburi mici. Cubul Rubik are șase fețe cu 9 cuburi mici atașate și fiecare față are o culoare. Roșu, galben, albastru, portocaliu, alb și verde sunt cele mai comune culori.

Cuburile pot fi rotite și răsucite de-a lungul rândurilor și fețelor. Scopul puzzle-ului este de a face ca fiecare față a cubului să aibă aceeași culoare. Rezolvarea unui cub Rubik's Cube necesită logică și gândire. Există multe moduri diferite de a învăța cum să rezolvi un cub Rubik.

 
Centrele cubului Rubik's Cube  

Întrebări și răspunsuri

Î: Ce este cubul lui Rubik?

Î: Câte fețe are un cub Rubik clasic?

Î: Ce culori sunt opuse una față de cealaltă pe un cub Rubik clasic?

Î: Cine a inventat cubul Rubik?

Î: Când a fost lansată prima versiune a cubului lui Rubik?

Î: Câte autocolante se află pe fiecare față a unui cub Rubbiks clasic?

Î: Ce culori se găsesc de obicei pe un cub rubiks?

Căutare după litera