第02章 三阶魔方入门教程
本章关于“三阶魔方入门”教学部分内容由周冠辰撰写,更多关于魔方知识和解法的介绍可以在他的《魔方》一书中学习到。周冠辰,魔方天使学院师资培训讲师、ICA魔方段位考试认证官、中国高校魔方联盟创始人、水下魔方连拧世界纪录保持者。
视频:魔方基础知识
魔方的标准握姿
在初学者转动魔方时经常会有“力不从心”的状况出现,比如明明知道这一层要如何转动,但在转动过程中用力方式不对,碰到了其他面。当想用右手让右面顺时针转动,也就是右层中,面向自己的这三个色块向上转动的时候,如果左手不将左边两层同时夹住,那么在右层向上时也可能会带动中层向上。这种情况是很难处理的,因为有时转动的力度很大,动作过快,导致不知道具体影响到了哪一层,这样将很难把误触的色块回归原位。出现上述难以解决的问题的原因往往是:我们拿魔方、转魔方的姿势不够规范合理。
按照正确握姿拿住和转动三阶魔方,可以确保正在执行指令时不出现错误,不去转动其他不相关的面。掌握这个握姿也很容易,就像拿着一个很大的手机双手打字,左右手两个大拇指在前,尽量把大拇指放在井字形交叉点中的下面两个点上。两只手的食指、中指和无名指在后,并且三根手指分布在后方三层两侧的三个色块上,如图2.1所示。
图2.1 魔方标准握姿
魔方的方位描述
同时,为了保持对魔方观察得清晰和对情况判断得准确,我们必须时刻保证对魔方方位有清晰的认知。由于三阶魔方是一个立方体(正方体),有6个面,每个面所在的一层都可以自由转动,因此我们对它基本方位的描述包括简单的对6个方向的描述:顶(上)、底(下)、左、右、前和后。具体定义如图2.1所示。
生活常识很容易让我们理解上、下、左和右,在这里可能会忽视的是前和后。在魔方的基本描述中,我们规定:在标准握姿持握魔方时,面对自己的一面为“前”面;背对自己的一面为“后”面。
魔方的动作指令
无论通过何种方式,三阶魔方的还原都必然是通过转动魔方的各个层完成的,也就是“一步一步” 转好的。所以我们若要学会魔方的还原,就必须建立一套明确统一的动作指令,用不同的词汇指令描述每一种不同的转动。魔方的动作指令有多种不同的表示方式,常见的是通过汉字或英文字母表示,不同表示方式各有优劣,或者说适合不同学习和水平阶段的人群。在学习魔方的最初阶段,使用汉字的动作指令往往更容易理解和掌握。
转动指令(以下简称“指令”)分为左手转动指令、右手转动指令和转体指令。除右手有两个特殊的指令外,左手指令和右手指令做起来动作是相同的,因为左右手是对称的,所以指令做出来也是对称的。图2.2展现的是三个左手指令和三个右手指令,其中蓝色箭头代表左手,红色箭头代表右手。
图2.2 三阶魔方的基本指令
下面具体介绍每一个基本指令。
图2.3 右手指令“上”
右手指令“右上”(公式中可简称“上”)的意思就是:左手不动,控制住魔方,右手转动右边的一层90°,也就是所谓的一下。让右侧3个面向自己的棱块和角块转向顶部。
图2.4 右手指令“下”
右手指令“右下”(公式中可简称“下”)依旧是右手转动魔方,3个面向自己的棱块和角块转向底部。
图2.5 右手指令“勾”
右手指令中的“右勾”(公式中可简称“勾”)就是让原本没有弯曲的右手像钩子一样往手心方向“勾”一下,让顶面顺时针旋转90°。
图2.6 左手指令“上、下、勾”
左手指令就是右手指令的镜像。即使用左手做右手相同的动作,在魔方上达到与右手做这个动作对称的效果。例如左手指令的“左上”(公式中可简称“上”)和“左下”(公式中可简称“下”)分别是用左手让每一个左侧3个面向自己的棱块和角块转向顶部和底部。而左手指令中的“左勾”(公式中可简称“勾”)就是用左手将顶面一层的块逆时针旋转90°。
除了左右手都有的“上”“下”和“勾”三个指令,右手还有两个单独的指令,就是“压”和“托”。这两个动作用来转动前层(即前面所在的一层)。其中,“压”是用右手食指压前面这一层右上角的角块一下,让前面的一层顺时针转动90°。
图2.7 动作指令“压”
图2.8 动作指令“托”
“托”是用右手大拇指将前面这一层右下角的角块向上托,让前面的一层逆时针旋转90°。
这两个指令也有对应的手法,左手握持魔方的姿势不变,区别在于右手。具体手法如图2.9。
图2.9 “压”和“托”的手法
接下来介绍魔方的“转体指令”。魔方的转体有很多方式,在三阶入门还原中我们基本只会用到向左、向右的转体,也就是说,这样的转体都是保持顶面永远朝上的。因此,我们只规定保持顶面和底面位置不动,只变换侧面方向的指令:左翻转(简称左翻)、右翻转(简称右翻)。
“左翻”是指魔方顶-底中心块连接线为轴,魔方前面自左向右(与地球的自转方向相同)翻面,最终将魔方原来的左面转向面对自己。此动作一步一动,一次“左翻”指令代表翻转动作做一次。
图2.10 “左翻”指令
“右翻”是指魔方顶-底中心块连接线为轴,魔方前面自右向左(与地球的自转方向相反)翻面,最终将魔方原来的右面转向面对自己。此动作一步一动,一次“右翻”指令代表翻转动作做一次。
图2.11 “右翻”指令
在后续的魔方还原入门教学中,我们所应用到的魔方公式都是由一个一个的动作指令组成的,因此这一部分的指令和相关描述需熟记。
第一步 还原底层十字
前面的还原思路介绍中讲到,正式还原三阶魔方前我们需要先确定一个固定的坐标。在本章的魔方还原教学中,我们统一使用白色中心块为底,这样顶面中心块将确定为黄色。在此基础上,我们就可以开始还原魔方的第一步了。第一步分为两个小步骤,分别是“顶面小花”和“花瓣落地”。
视频:还原底层十字
下面说说具体的操作流程。将白色中心朝向下方,这样黄色中心自然就朝向上方。从侧面观察三阶魔方,魔方分为三层。以白色和黄色为轴,自左向右地(类似旋转地球仪)整体转动魔方,寻找带有白色的棱块。
图2.12 底层十字完成图
以“白色中心为底,黄色中心为顶”为例子。第一步的顶面小花就是把所有带有白色的棱块放到顶层的黄色中心周围,好像一朵黄色花芯白色花瓣的小花。这一步中,我们将黄色的中心块形容成花芯,带白色的棱块形容成花瓣。这一步的意义并不是还原这4个带有白色的棱块,而是将白色棱块都放在顶层明显的位置,以便下一步让带有白色的棱块归位。可以说,“小花”是最终拼好“底十字”的预备步骤,魔方还原中真正意义上的第一步是底十字。
图2.13 顶面小花完成图
在真正开始这一步的还原工作时,魔方的状态是一片混乱的。这一步的任务很明确,就是找到所有的四个花瓣,并且全都白色朝上地放置在顶层。如果我们想要快速地找到这一步所需的块(带白色的棱块),并且有把握用最科学、简洁的步骤将小花拼好,就需要使用正确的观察方式和搜寻规则。
在搜寻“花瓣”的过程中,要遵循先易后难的原则。我们每对魔方执行一个步骤,魔方的情况状态就会变化成另一个样子,拼小花这个步骤的本质是一个同时寻找并完成多个目标(4个花瓣)的任务。对于这四个小任务,它们在魔方中呈现的复杂程度是不同的,有些好拼,有些不好拼,而复杂度一般是由它们的位置决定。因为三阶魔方一共只有三层,所以说,花瓣在这一步所有可能出现的位置都可以被归类到:
在第一层;
在第二层;
在第三层。
因此,我们必须识别、分析出不同位置的花瓣在拼小花过程中的难度,并在实际的还原中遵循总是优先搜寻和处理“更容易”花瓣的原则,这就是拼小花过程中的搜索处理优先级。下面就按照“从易到难”的原则顺序讲解。
① 优先拼好出现在第二层的花瓣
在花瓣会出现的第一层、第二层、第三层中,出现在第二层的花瓣是拼起来最简单的。如图2.14所示,当我们发现了第二层的这个花瓣后,只要将花瓣的白色面对自己,就会发现这个花瓣是在第二层的右手一边。这时候我们想让这一块到达顶层,只需要用右手指令中的“右上”,这样原本在第二层正对自己的棱块就转到了上面一层并且朝向上方。举一反三,假如这个第二层的花瓣出现在左手,我们也就可以通过左手做“左上”指令将这个花瓣拼好。
图2.14 第二层的花瓣
但是,在执行指令之前,还必须进行一个重要的判断,就是判断这个花瓣的正上方是否已经有一个拼好的花瓣。如图2.15所示,图中第二层面向自己的位置已经找到了一个花瓣,并且这个花瓣看似已经符合了执行右手指令“右上” 的要求,但是它的正上方还存在着一个拼好的花瓣。我们如果直接执行指令,已经找好的花瓣就会被新找的花瓣替走,这样拼上一个花瓣,也同时“摘掉”了一个花瓣,就没有任何意义了。所以这时候需要通过做左手指令“左勾”,将这个拼好的花瓣移到边上去。当第二层花瓣的正上方已经不存在拼好花瓣之后,我们再进行右手“右上”的指令,这样既可以顺利地把第二层的这个花瓣拼到顶层,又不会破坏掉任何一个已经拼好的花瓣。
图2.15 需要调整的第二层花瓣
② 当花瓣出现在第一层或第三层时
当我们在魔方第二层找不到任何花瓣的时候,就需要在魔方的第一层和第三层寻找了。如图2.16所示,当我们在第一层或第三层找到一个花瓣,会发现这个位置的花瓣并不像第二层花瓣那么简单,它们不能通过简单的一步就拼好。在处理第一层和第三层花瓣的时候,我们的基本思路就是:通过特定的转动将这些花瓣转移到第二层,然后就能依据前面的第二层花瓣拼法将这个花瓣轻松地拼好了。
当我们找到一个第一层或第三层的花瓣时,首先依然是要将这个花瓣棱块的白色面朝自己摆放,这时候我们就做好了把这个花瓣转移到第二层的准备工作了,后面将通过一个步骤将花瓣转换到第二层。但是上一部分讲到,当一个花瓣正上方的顶层位置存在着一个已拼好的花瓣时,我们不能轻举妄动,所以依然要通过“勾”的动作将花瓣正上方清空”。
图2.16 第一层和第三层的花瓣
然后我们做至关重要的一步——“压”(右手),这一步能让第三层的白色转移到第二层的右手边,并且白色依然面向自己;或是做“托”让第一层的白色转移到第二层的右手边并且白色依然面向自己。
图2.17 “清空”顶层花瓣
这个花瓣变为第二层的花瓣,故使用上一部分第二层花瓣拼法的技巧,依据实际情况将花瓣最终拼好。这时白色块就成功地被调整到了第二层,但是依旧不能直接用指令,而是回到图2.15这里,先判断顶层有没有还原好的小花瓣,然后判断是执行指令“勾”还是执行指令“上”。
图2.18 调整第一层和第三层的花瓣
③ 漏网之鱼——第一层花瓣的隐藏姿态
不过有时候我们会遇到一种奇怪的情况:黄上白下的绕着魔方找了一圈,似乎第一层到第三层都没有发现花瓣,但是小花却还是缺失一个或几个花瓣,这是什么情况?花瓣在哪里呢?
最后一种特殊情况是很难察觉的,因为复原过程中白色居于底面始终是朝向下面的,这样我们就会很容易忽略对第一层底部的观察。所以当我们在魔方三层的侧面都找不到花瓣的时候,稍稍低下头从下往上看魔方的底面,就能发现隐藏在第一层底部的白花瓣了。
图2.19 隐藏的花瓣
虽然不容易发现,但这类情况是非常好处理的,步骤如下。
1 将这个白色扣在下面的花瓣摆放在自己的右手一边,这个动作同样是我们拼好这个花瓣前的准备摆放位置(图2.20)。
图2.20 底层的花瓣
2 与上一部分同理,需要例行检查这个花瓣的正上方是否有占据位置的已拼好花瓣,有则通过“勾”将其移走,将顶部位置清空(图2.21)。
图2.21 “清空”花瓣
3 然后只需要右手执行指令“右上上”(也可写作:“右上2”或“右2”),将右层连续转两次,也就是180°,就能把这个花瓣成功拼到顶层花芯旁了(图2.22)。
图2.22 拼好底层花瓣
最后,我们用图2.23整体梳理“小花”这一步各类情况的关系和处理流程。
图2.23 处理“小花”流程
上一个步骤已经把所有的花瓣找齐并放在顶面,前面说到做小花的目的是为让这些花瓣(带白色的角块)落到底层复位位置做准备,当顶层的花瓣棱块全部复位到底部相应位置后,底十字即已经完成。这一步操作相对简单,只需要将四个花瓣按固定的流程要求一个一个地转到底面即可,步骤如下。
1 找到任意花瓣面对自己:以白色、蓝色棱块为例,蓝、白中心应去的位置是蓝色和白色两个中心块之间。首先任意找到一个花瓣并观察花瓣棱块的侧面颜色,让花瓣的蓝色面向自己。
图2.24 花瓣侧面朝向
2 花瓣侧面颜色与中心块对齐:我们通过用一只手控制住魔方的顶层,另一只手同时转动下面两层,让蓝色的中心转到前面和花瓣侧面的蓝色对齐,此时两个蓝色都是面朝自己的,对齐完成。
图2.25 对齐中心颜色
3 “压压”——花瓣落地:之后只需要把这个棱块放到底层即可,执行右手指令“压压”,两次即可将这个蓝白棱块最终复位。
图2.26 花瓣“落地”
重复这个方法4次将4个棱块每一块都放到底层正确的位置上,底层十字就完成了。
视频:还原第一层
在进行这一步之前,我们首先需要学习一组至关重要的魔方公式,这是一组互为镜像形态的4步公式,分为左手公式和右手公式两套指法。左、右手公式是魔方还原中的最基础的公式,无论是入门还原法还是更高级的方法,这个公式都是应用最广泛的。根据这组公式的具体步骤,我们也一般称这组公式为左、右手的“上勾下回”。
图2.27 第一层完成图
图2.28 左右手公式手法
公式要点:
① 做任何一边的上勾下回时都要注意摆放好预备手形。
② 在整个过程中按在魔方上的手指不能错动到其他位置。我们可以想象自己的手指尖像粘在魔方上一样不能脱离。这一点是为了保证技术的动作一致性。
与复位底层的棱块(底十字)一样,想要复位底层角块,必须先将那些属于底层的角块找到。前面学习的基础知识已经告诉我们,这样的角块共有4个,而且在以白为底色的前提下,这4个角块中每个角块也都必须带有白色,对于这种带白色的角块,以下我们简称“白角”。因此我们这一步的任务就很清晰了。
① 找到白角
三阶魔方共只有8个角块,最多有8个位置可能存在白角。在以白为底色的前提下,我们要优先在三阶魔方的顶层4个角块中寻找白角,并优先处理;顶层白角中,我们也要优先选择处理角块的白色不朝上的白角;当顶层所有位置都没有找到白色不朝上的白角时,我们才应该开始处理顶层白色朝上的白角;当顶层所有位置都没有找到带白色的角块时,如果第一层依然没有完成,我们才应该开始在底层4个角块中寻找并处理带有白色的角块。
② 复位到正确位置——各类白角的复位方式
非白对自己:这类白角的3种颜色中,忽略朝向上方的颜色,侧面有两个颜色:白色和另一个“非白色”。眼睛盯住非白色。对于图2.29的例子,朝向上方的蓝色忽略,两侧的颜色分别是白色和红色,这里的“非白色”就是红色,所以这个块的关注点是红色。我们将以这个角块为例继续讲解。
图2.29 找到白色角块
图2.30 对齐中心颜色
与中心块对齐:将白角中的红色面向自己,观察这个红色是否与这一面中心块的颜色一致,如果不一致,就用一只手控制住魔方的顶层,另一只手同时转动下面两层,让红色的中心转到这一个面上来和白角中的红色待在同一个面,对齐这一步就完成了。
判断左右,做一遍对应公式:在白角非白色朝自己并对齐的基础上,我们判断此时这个白角处在自己面前的哪一侧(也可以判断这个白角的白色面朝哪只手的手心)。
做完后这个白角即能复位,如图2.31所示。
图2.31 复原白角
对于白色角朝上的情况,我们先辨识白角的两个侧面颜色:观察这个角块除朝上的白色外的另外两个朝向侧面的颜色。
交叉对齐:用一只手控制住魔方的顶层,并同时转动下面两层,直到白角上的蓝色与红色中心在同一个面,同时白角上的红色与蓝色中心在同一个面,这一步的对齐方式仅针对这类白角,我们称之为交叉对齐。同样这一步也是用来做定位的,先把含有“红、蓝、白”三色的白角放到它应去位置的正上方,以便下一步用公式将角块复位到底层。
图2.32 白色朝上的角块
三遍公式:前一步中已经将这个白角整个放在右手一边,所有这一步做右手公式三遍,即可将这个白角复位。
其他情况如何处理呢?如果严格按照我们前面介绍的优先级处理白角,这种情况出现的概率将会比较低。即便是在刚刚拼好十字之后,可能也会有许多在底层的白角,而且并不是处于复位状态。但是在顶层还有白角的情况下,优先解决完顶层的白角,就会发现有一些原本在底层但未复位的白角就被替换到了顶层,这也就是为什么要优先处理顶层的白角。不过有些时候我们还是会遇到这种情况,对于这类(白角在底层且不正确)情况,我们的基本处理思路是:通过一个特定步骤将这类白角转化成我们已经学会的情况。
图2.33 处理第一层白角
做完后这个白角被转移到顶层,从而变成之前的情况。注意做完这一步,这个白角并没有复位,仅仅是被转变成另一类好处理的情况,我们还需要在顶层再次找到这个白角,按照之前情况的做法将其最终复位。
第二步 还原第一层(底层角块)
这一步是三阶底十字的下一步,需要将属于第一层的4个角块复位位置。完成后,三阶魔方第一层的全部基本块将复位,因此这一步也叫还原第一层。第一层一共有4个棱块和4个角块,在上一步中已经复位了其中的4个棱块并组成了一个十字,这一步再将属于底层的4个角块复位就可以完成第一层的还原。
图2.34 复原第一层流程图
第三步 还原第二层(中层棱块)
这一步是三阶第一层还原的下一步,需要将属于第二层的4个棱块复位。完成后,三阶魔方第二层的全部基本块将复位,因此这一步也叫还原第二层。第二层一共有4个棱块和4个中心块。开始部分讲到,使用层先法还原三阶魔方的时候,所有的中心块始终呈复位状态,不需要拼,因此这一步只需将属于第二层的四个棱块复位就可以完成第二层的还原。
视频:还原第二层
在第一层的基本块全部复位的情况下,寻找属于第二层的棱块就会变得更容易。第一层还原时讲到,第一层角块的最明显特点是其中含有白色,以此类推,如果我们希望快速准确地寻找到属于第二层的棱块,首先也需要搞清第二层棱块的特点。
在白底黄顶的基础上,底面的所有基本块都是带有白色的,顶面的所有基本块都是带有黄色的,那么剩下第二层的基本块自然就都是既没有白色,也没有黄色的块。因为在前两步中已经将带有白色的基本块复位到底层,第二层和第三层中所有的基本块中就也不应该出现白色了。由此分析得出,剩下所有没有还原的块应该只分为两类:带有黄色的块和没有黄色的块。显然,在还原第二层这一步中,我们需要寻找的就是没有黄色的棱块,以下简称“无黄棱”。
图2.35 第二层完成图
到此,这一步的任务也很明确了。
① 找到无黄棱
三阶魔方共有2个角块,到这一步为止最多会有8个位置可能存在无黄棱。
处理无黄棱的优先级:我们要优先在三阶魔方的顶层4个棱块中(图2.36中的1、2、3、4号棱块)寻找无黄棱(如图2.36中的1号棱块),并优先处理这样位置的无黄棱;当顶层所有位置都没有找到无黄棱时,如果第二层依然没有完成,我们才应该开始在第二层4个棱块中(图2.36中的5、6、7、8号棱块)寻找无黄棱(如图2.36中的5、6号角块)。综上所述,对于图2.36的情况,我们处理无黄棱的优先顺序是:
图2.36 寻找无黄棱块
② 复位到正确位置——各类白角的复位方式
1号类无黄棱复位步骤是:无黄棱的“脸”朝自己:当我们在顶层找到一个无黄棱之后,我们需要将无黄棱中的侧面颜色面朝自己(如图2.37中,蓝色朝自己)。在还原第二层的这一步中,我们常将找到的一个无黄棱比作一个“头”,无黄棱的两个颜色中,朝上的颜色称为“头发”(图中为红头发),朝前的称为“脸”(图中为蓝脸)。
图2.37 顶层的无黄棱
“与中心块对齐——头接脖子”,组成“证件照”:这一步的目的是将无黄棱侧面颜色与侧面相同颜色的中心块对齐。我们把面向自己这一面的中心块想象成“脖子”,下面第一层3个块的侧面颜色组成的一条想象成肩膀,它们共同组成了一个身体。一个人脸的颜色应该和身体是一致的,但是图2.37中的脸是蓝色,身体却是橙色的,这是就需要做一个调整。调整方法与复原第一层中的方法一样,用一只手控制住魔方的顶层,另一只手同时转动下面两层。如图2.37中蓝色身体在右侧,只需要将底下的两层,也就是身子顺时针转动到面前即可。如果身体在左侧就逆时针转动底下两层调整身体,如果身体在后方那么无论顺时针还是逆时针旋转两下,也就是180°即可。总之,我们需要让与脸同色的“身体”和脸相接,这步称之为对齐,如图2.38所示。
图2.38 侧面颜色对齐
用“头发”看左右,做相应的公式:现在脖子和身体应该都在同一个面上并且面向自己了,然后可以进行下一步。这个无黄棱已经在顶面等待下落复位了,但是与第一层白角不同的是,这个目标棱块落下来有两个选择,可以落在左边也可以落在右边,这时候就需要通过“头发”的颜色来判断这个无黄棱到底应该是去左边还是右边,同时我们也通过这个判断明确了该做什么公式。
我们看头发颜色与左、右哪一侧面的中心块颜色相同,如果头发颜色与右侧中心颜色相同,那么这个棱块的正确位置就在右侧,要做的公式是:
图2.39 第二层公式1
如果颜色与左侧中心相同,那么这个无黄棱的正确位置就是左侧。要做的公式是:
图2.40 第二层公式2
如果仔细观察这个公式的每一步,就可以发现,做完第三步的转体后,眼前的情况似乎回到了复位第一层白角时的就绪情况,然后第四步的公式等同于第一层白角的还原。
当顶层再也找不到无黄棱,并且第二层还没有完全还原的时候,我们一定能在第二层找到未复位的无黄棱。这种情况的解决思路与第一层的5、8类白角解决思路一样。既然这个无黄棱不在顶层,无法进行判断和公式处理,那么就要先把这个无黄棱通过一个特定步骤将其转化成我们会的1号类情况,然后再用1号类情况的解决方法来还原。
第二层的无黄棱放在面前右侧的情况,如图2.41所示。
图2.41 第二层特殊情况
做完后这个无黄棱即能被转移到顶层,从而变成1类情况。依然需要注意的是,做完这一步,这个无黄棱并没有复位,仅仅是被转变成另一类好处理的情况,我们还需要在顶层再次找到这个无黄棱,按照1号类情况的做法将其最终复位。
图2.42 复原第二层流程图
完成了前两层基本块的复位后,我们只剩下第三层的4个棱块和4个角块的复位了。虽然所有的目标块都在顶层,相对于前两层的目标块好找了许多,但是随着前两层的还原,由于不能再打乱前两层,第三层还原的限制多了,各种情况也变多了。所以第三层的还原也被相应拆分成了4小步。在进行后4步的第三层还原时,还要格外注意判断以下三点。
1. 明确自己所处的位置。有时候我们会发现,当做完某一步骤后,下一步很幸运地已经完成了,我们把这样的现象叫做跳步。从第三层开始,魔方每个还原步骤上出现跳步的概率都会显著提高,也就是说,第三层的每步都可能被跳过,而且概率很大。在跳过以下某一个步骤的时候要保持淡定,不要激动,此外,如果顶层中心是黄颜色,那么顶层的无论棱块还是角块都会带有黄颜色,步骤与步骤之间会变得比较难以区分,所以每做完一个公式都要重新确定自己所处的位置。
2. 明确每一步的专属公式。在第三层的还原中存在一条规律:每个步骤都只对应唯一的一个公式,我们可以把这个公式称为这一步的专属公式。而且在第三层的每一个步骤之内,我们都经常需要做许多遍这个步骤的专属公式。因此不但要时刻清晰自己处在哪一步,更要做对每一步对应的专属公式,不要混淆使用公式。
3. 明确每种情况在做专属公式时的规定摆放方向。在判断出专属公式之后也不能直接开始做公式,每个情况都有自己的摆放方向,所以切记在判断出某种情况之后不要激动地直接开始做公式,而是必须确认自己摆放到了正确方向。记住:魔方中不存在任何一个不经对齐和摆正方向就能直接做的公式。
第四步 顶面(黄)十字
这一步名字叫顶面十字,但是并不是将顶面的4个棱块直接还原,而是将顶层4个棱块(以下简称:顶棱)的色向调整正确,使其朝上的面与顶面中心块颜色相同。在黄色为顶的前提下,只需要让顶棱的黄色朝向上方,而这4个顶棱侧面的颜色并不需要与下方的4个中心块颜色分别相对。在顶十字未拼好时,顶棱的顶面部分并不全是黄色,也就是色向不全正确。
根据色向正确的顶棱个数,这一步存在三种情况。
视频:顶面十字
图2.43 顶面十字完成图
图2.44 顶十字的情况
① 横线:两个相对顶棱色向正确。
② 九点:两个相邻顶棱色向正确。
③ 点:色向全不正确。
注意:这一步中对各种情况的一切判断,都来自棱块的情况(色向),角块的色向、位置等一切出现情况与本步骤无关,不能作为这一步情况的判断依据。我们可以简单地这样认为:这一步中的角块是纯粹的干扰项,必须忽略它。如图2.45所示,这三种情况中4个角块朝向上方的颜色与顶层中心的颜色都一致,均为黄色,就造成了一定干扰。如第一个情况,有些人会认为出现的情况是“H”形,而非上述的三种情况。这就是无关的角块(角块为干扰项)颜色对判断的影响,这时只需将用手指将4个角块挡住,即可做出正确判断。图2.45中出现的三种情况分别为横线、九点和点。
图2.45 顶十字情况的分辨
顶十字这一步必须使用唯一的专属公式拼好,且这三种情况每种情况在做公式前都有专属的摆放方式,需先将魔方按照指定方向摆好,才能用公式进行调整。
图2.46 顶十字公式
对于上面介绍的三种顶十字未完成的情况,我们都使用同一个公式解决,但三种情况做公式前的摆放规则却不相同。并且,并不是每种情况都能通过做一遍顶十字公式就直接将十字拼好,它们之间存在着这样的转换关系。
图2.47 各种情况的摆放规则
① 横线
这类情况的基本特征是:顶层有两个相对位置的棱块色向正确(黄色面朝向上),再加上中心块的黄色,3个黄色在一条线上组成一个“一字”。顾名思义,横线要求我们必须先将这条线横向摆放,直接做一遍顶十字公式,做完一遍后,顶十字这一步完成。
② 九点
这类情况的基本特征是:顶层有两个相邻位置的棱块色向正确(黄色面朝向上)。九点名称的含义也指示着这类情况的摆放规则:我们必须先将这条线如图2.44所示摆放,假如我们将魔方顶面想象成一个表盘,两个朝上的黄色加上中心块仿佛像是表盘上的两根指针,当我们按照图中规则摆放时,指针指示的时间应为九点整。摆放好位置后,做一遍顶十字公式,就可以将“九点”转换为“横线”。
③ 点
这类情况的基本特征是:除了顶面中心块的黄色,周围的4个棱块没有一个色向正确(黄色朝向上方)。这种情况下,魔方任意一个侧面朝向自己做公式结果都是一样的,因此,当遇到“点”的情况,我们直接做一遍顶十字公式,就可以将“点”转换为“九点”。
前面的知识告诉我们一个基本规律:在这一步中无论是哪类情况,即使是直接遇到了拼好的十字,黄色朝上棱块的数量都必然是偶数(点0;九点2;横线2;十字4)。但莫名其妙的,有的时候黄色朝上棱块的数量却是奇数,当这些异常情况出现时,你需要检查魔方,可能出现的问题基本只有以下两种。
第一种,底十字或第二层未完成或已经遭到破坏。三阶魔方的内在规律决定,若前两层还有奇数个棱块的色向不正确,顶层也必然有一个棱块的色向永远不能正确。当然,这也并不是说,只要你遇到了正常的顶十字情况就代表魔方的前两层一定全部还原好了,魔方中还有更复杂的情况,有些前两层的错误并不能通过顶十字这步表现出来,但这些错误一定能让魔方在后面的某一步最终无法还原。因此,我们要保持良好的习惯,形成检查前面步骤的意识。
第二种,这个魔方的某个棱块被错误安装着。如果你在一番仔细检查后,确认前两层都是拼好的,你面临的基本就是这类问题了。出现这种可能大多会是,这个魔方曾经散架或被主动拆卸,在安装过程中将一个棱块安反,这样会破坏三阶魔方基本块的内在关系,导致魔方无法还原。此时你必须再将魔方中的任意一个棱块拆下,颠倒方向安装回去,恢复棱块的关系,即可修复。
顶面十字三种情况的实例讲解如下。
① 横线
图2.48 处理“横线”情况
在方向摆放正确后,用一次顶十字公式即可还原顶层十字。
② 九点
图2.49 处理“九点”情况
在方向摆放正确后,用一次顶十字公式即可把九点变成横线,然后就回到了横线的复原方法,只需再次还原横线即可。
③ 点
图2.50 处理“点”情况
先用一次顶十字公式把点变成九点,然后重新摆放九点的方向用公式将九点变成横线,最后再用一次顶十字公式将横线还原。
第五步 还原顶面(黄面)
这一步骤是要将所有顶面角块的色向全部调整正确,这一步完成后,整个顶层基本块的色向就全部正确了,魔方即形成一个黄色顶面。当然,这一步并不能将所有块都还原到其正确位置上(翻色向不是复位),但为后两步的还原顶层基本块的位置做了准备。这个步骤涉及多种基本情况,大致分为两类:标准情况“小鱼”和“非小鱼”。
视频:还原顶面
图2.51 顶面完成图
这一步的唯一专属公式是小鱼公式:
小鱼公式的特点和记忆规律:
① 所有动作指令全部为右手指令,也就是在做这个公式的过程中,左手的作用仅仅是拿住魔方,不需要做任何转动动作。
② 公式:下(↓)勾勾 上(↑)勾 下(↓)勾 上(↑)其中下、上是交替的。
“小鱼”分为几种不同的情况,我们该如何判断呢?
图2.52中这种情况由已经还原完成的顶层十字和“一个”黄色朝上的角块组成。如果我们俯视这个图,会发现这个形状很像卡通画里的小鱼。当我们遇到小鱼情况的时候,使用1~2遍“小鱼公式”就能将顶面直接变为黄色一面,从而完成整个第五步。所以说“小鱼公式”是能够直接解决这种小鱼情况的,这也是“小鱼公式”名字的由来——能将小鱼情况变成整个全黄顶面的公式。
图2.52 小鱼图形
具体的处理步骤如图2.53所示。
图2.53 小鱼的摆放
① 正确地摆放位置,如图2.53,顶层为黄色,并且只有一个角块是黄色朝上,那么这个黄色就是鱼头。将鱼头朝向自己,并放在右手边,就好像小鱼的头朝右下,并向右手的掌心游过来。
② 使用公式一遍。摆放正确之后就可以使用小鱼公式了。在这一步中要谨记:专属公式一次只能做一遍,决不能连续做两遍或很多遍。
③ 观察做完公式的结果,根据结果重新判断后面的步骤。上一步完成后只会出现两种情况:顶面完成或者仍然是“小鱼”情况。当再次出现“小鱼”的时候我们不能盲目地直接再做一遍公式,而是要:重新摆好位置→做一遍公式(从步骤①再走一遍)。同样,这也是后面在处理“非小鱼”情况时的重要准则。
但是,如果上述步骤使用超过两次还没有还原顶面的话,就是还原的过程出了问题。如果顶面未能还原整面但魔方没有被打乱,仍然在第五步,则可能是小鱼的摆放方向错误(忘记步骤①);如果顶面未能还原整面且魔方被打乱(底下两层出现破坏或倒退至前面的其他步骤),则可能是公式本身操作有误(做错公式)或者公式选择有误(使用了其他步骤的专属公式)。
如果遇到的是“非小鱼”的情况该如何判断呢?
图2.54 “非小鱼”情况
“非小鱼”是多种情况的统称,在实际操作处理中,我们也将这些情况用同一套方法处理。“非小鱼”的情况分若干种(图2.54),我们不需要将它们一一识别和区分开,只需要将它们与“小鱼”区分清楚即可,显然,作为“非小鱼”的情况,我们只需要知道它不是小鱼,与小鱼长得不一样就可以了。对于是不是小鱼,在“小鱼”情况的判断这一部分对小鱼的基本特征做了规定,我们是通过判断“顶面”(不是顶层)黄色所呈现的图形识别小鱼的,因此只要这一步中出现情况的顶面图形与小鱼的图形不同,则这个情况即不是小鱼,是“非小鱼”。
我们处理“非小鱼”情况的基本思路是:将非小鱼转换成小鱼,再通过小鱼的处理方式最终间接拼好顶面,也就是:非小鱼→小鱼→顶面。
图2.55 “非小鱼”的摆放
① 正确地摆放位置
如图2.55所示,所有的“非小鱼”情况都需要让顶层侧面的黄色朝向自己并摆在右手边。我们通常也描述为:让右手拇指上出现黄色。在第五步中,若发现手中的情况是“非小鱼”,且(魔方前面)右手拇指上方的角块位置未出现黄色,我们就需要通过食指“勾”顶层,让那个位置出现黄色。当右手拇指上方的角块位置出现黄色时,这个“非小鱼”情况的摆放位置就正确了。
② 使用小鱼公式一遍
摆放正确之后就可以使用公式了。同样的,在这一步中要谨记:专属公式一次只能做一遍,决不能连续做两遍或很多遍。
③ 观察做完公式的结果,根据结果重新判断后面的步骤
上一步完成后只会出现两种情况:“小鱼”情况出现。仍然不是“小鱼”情况。当出现第二情况的时候我们不能盲目地直接再做一遍公式,而是要重新按“非小鱼”的摆放规则摆好位置→做一遍公式(从步骤①再走一遍),直到出现第一种情况(小鱼);当出现第一种情况的时候,我们就完成了“非小鱼→小鱼”的转化过程,就可以按“小鱼”情况的处理步骤最终完成顶面了。
图2.56 “非小鱼”的处理流程
如果做了很多次都没有效果,你的操作可能有问题。无论是“小鱼”还是“非小鱼”的情况,它们都存在一个“事不过二”的规律。如果我们发现以下情况,则你的操作一定出现了问题:对于“小鱼”情况,如果按规定步骤处理超过两遍还没有还原顶面;对于“非小鱼”情况,如果按规定步骤处理超过两遍还没有变成“小鱼”。
如果顶面未能还原整面但魔方没有被打乱,仍然在第五步,则可能是“小鱼”/“非小鱼”情况的摆放方向错误(忘记步骤①);如果顶面未能还原整面且魔方被打乱(底下两层出现破坏或倒退至前面的其他步骤),则可能是公式本身操作有误(做错公式)或者公式选择有误(使用了其他步骤的专属公式)。
第六步 顶层角块归位
这一步调整的是顶层角块的位置,所以棱块的情况与这一步骤无关,此步的全部观察要忽略棱块。可以看出在顶面黄色还原的情况下,顶层所有角块都是复位的状态。即顶层4个侧面上每个面的角块位置的颜色都相同,就像是4双“眼睛”。若顶层4个侧面全都出现“眼睛”,顶层角块的相对位置就调整好了,第六步“角归位”任务也就完成了。
视频:顶层角块归位
需要注意的是,第三层在被单独处理的时候(第四步至第七步)是完全独立于前两层的,两者互不影响。图2.58中眼睛颜色与这一面底下两层颜色不一致,这是无所谓的,只要4个侧面的顶层全部都有“眼睛”,就说明角块与角块之间的相对位置是正确的,我们可以顺时针或逆时针转动顶层让眼睛与身体的颜色相同,也可以不予理会,只需要在整个步骤完成后通过转动顶层再使第三层与第一层和第二层对齐。在实际还原中,对于图中的情况,我们依然可以认为第三层的角块是复位的。
图2.57 顶角完成图
图2.58 顶层眼睛颜色
角归位这一步也有唯一一个专属公式——眼睛公式,这个公式是通过将图2.59中顶层的三个角顺时针变换位置这样一个基本原理,最终达到将顶层所有角块复位的效果,因此我们也称这个公式是“三角换”公式。
图2.59 “三角换”示意图
图2.60 眼睛公式
对于第六步中出现的所有情况,我们都要使用眼睛公式处理,直到第六步完成。那么面对不同的情况该如何处理呢?角归位是顶面的下一个步骤,顶面完成后顶层侧面所有可能出现的状况如下:
① 四双眼睛(跳第六步)。
② 一双眼睛。
③ 无眼睛。
对于情况①,判断跳步要果断,切勿判错公式。和第三层所有步骤一样,第六步也时常在魔方还原中被跳过,这一点在第三层教学开始之前,我们单独讲到“第三层的三大判断意识”中曾有具体阐述。所以在判断出自己已经跳过这一步后,要及时调整思路,不能不假思索地使用这一步的专属公式。
对于情况②,一双眼睛看自己。当我们发现顶层侧面只有一双眼睛时,我们需要在黄色朝上的前提下,将这个眼睛面对自己摆放(放在魔方前面)。摆放到正确位置后再做一遍眼睛公式。做完后就会在4个侧面得到4双眼睛,第六步完成。
对于情况③,没有眼睛原地做。有时我们会发现,绕着魔方观察了一周,一双眼睛都没有,我们就在黄色朝上的前提下随意将一面对着自己,做眼睛公式一遍。做完后就会在魔方的其中一个侧面得到一双眼睛,则情况③成功转化为情况②(按这个眼睛公式,眼睛会出现在右侧面)。
第七步 顶层棱块归位
这是三阶魔方还原的最后一步。这一步的任务是将顶层所有棱块复位,我们运用到的专属公式是“三棱换”公式。出于将还原魔方比作盖大楼的思想,顶层最后4个棱块的位置形似窗户,因此我们也将这个“填窗户”功能的三棱换公式称为:窗户公式。
视频:顶层棱块归位
图2.61 完全复原的魔方
在初学时,为了使这一步的观察更方便,在上一个步骤将4个侧面的眼睛都做好之后,我们要检查每面同色的眼睛和下两层的颜色是否已经对齐。如果没有对齐,就用左手或右手“勾”的指令,先让眼睛和身体的颜色对齐,再往下进行。
根据“窗户”的分布数量,这一步共分两类情况。
① 需要安装三扇窗户:4个侧面中只有一面是完整的(有一面墙)。
图2.62 安装3个窗户
② 需要安装四扇窗户:4个侧面中没有一面是完整的。
图2.63 安装4个窗户
具体操作步骤如下。
① 找到一个完整的侧面,就让它面朝自己
面对这类情况,只需要让这面完整的“墙”对着自己,三面窗户分别朝向左、右和后方,再使用窗户公式一遍。做完公式后可能完成这一步,也可能还是情况①,若出现后者,则依然将墙对自己,再做一遍公式即可完成这一步,进而还原整个魔方。
② 未找到完整侧面,原地做一遍公式
如图2.63,有时我们发现,绕着魔方观察了一周没有出现一个完整侧面。我们就在黄色朝上的前提下随意将一面对着自己,做窗户公式1遍。做完后就会在魔方的其中一个侧面得到一个完整侧面,则情况②成功转化为情况①。
窗户公式的简化:如果拿一个还原好的魔方,直接开始做右手公式1遍,魔方就会被打乱,再继续连续做5遍,也就是总共做6遍的话,魔方就又被还原了。我们可以把公式的循环理解成一个人沿着操场的跑道上跑步,可以通过顺时针或逆时针跑,跑到跑道上的任意一个点。做6遍一循环相当于绕着一个600米的跑道跑了一圈,起点即这一圈的终点,并每隔100米设标记一个位置,从1到6。假如我们沿着跑道顺时针跑:
图2.64 圆圈跑道
那么对于窗户公式来说,后面的两部分意为右手公式5遍和左手公式5遍。这就分别相当于做两个这样的任务:右手公式从位置0跑到位置5、左手公式从位置0跑到位置5。
那么问题来了:想要沿着跑道从位置0到达位置5,最便捷的路径是什么?过去的做法(窗户公式)就是循规蹈矩地从0顺时针跑,经过1、2、3、4才最终到达5,这一趟足足跑了500米(5遍上勾下回)。但简单的判断告诉我们,最便捷的路径应该是从0开始,逆时针跑100米,直接跑到5,这是最短的距离。也就是说:在这条“公式跑道”上,顺时针跑500米和逆时针跑100米结果是一样的,但后者显然是个更好的主意。在右手公式和左手公式上也是一样,正着做5遍公式,和倒着做1遍公式达到的效果是完全相同的。那么上边提到的窗户公式里的右手公式做5遍和左手公式做5遍,完全可以简化为右手公式倒着做1遍,左手公式倒着做1遍。到此为止我们只剩一个问题:如何倒着做上勾下回?
倒着做公式,就是把正向的公式整个动作过程颠倒过来。也就是说,不光动作指令的先后顺序全部颠倒,每个指令自己也要翻过来。对于每种指令的互逆指令,我们发现存在如下对应。
在左右手公式的名词体系中,有:勾——回。当“勾”表示左勾,则“回”表示右勾;当“勾”表示右勾,则“回”表示左勾。
图2.65 右手“勾上回下”
图2.66 左手“勾上回下”
由上面分析得知,相对复杂的原窗户公式可以优化为: