ลูกบาศก์ของรูบิค

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี

สภาพหลังแก้ปัญหาสำเร็จ

สภาพในลักษณะสุ่ม

ลูกบาศก์ของรูบิค หรือที่เรียกกันว่า ลูกรูบิค เป็นของเล่นลับสมอง ประดิษฐ์ขึ้นในปี ค.ศ. 1974 โดย เออร์โน รูบิค (Ernö Rubik) ซึ่งเป็น ประติมากร และ ศาสตราจารย์ในสาขาสถาปนิก ชาวฮังการี โดยทั่วไป ตัวลูกบาศก์นั้นทำจากพลาสติก แบ่งเป็นชิ้นย่อยๆ 26 ชิ้น ประกอบกันเป็นรูปลูกบาศก์ที่สามารถบิดหมุนไปรอบๆ ได้ ส่วนที่มองเห็นได้ของแต่ละด้าน จะประกอบด้วย 9 ส่วนย่อย ซึ่งมีสีทั้งหมด 6 สี ส่วนประกอบที่หมุนไปมาได้นี้ทำให้ การจัดเรียงสีของส่วนต่างๆ สลับกันได้หลายรูปแบบ จุดประสงค์ของเกมคือ การจัดเรียงให้แถบสีทั้ง 9 ที่อยู่ในด้านเดียวกันของลูกบาศก์ ซึ่งมีทั้งหมด 6 ด้านนั้น มีสีเดียวกัน

ลูกบาศก์ของรูบิค ได้รับความนิยมสูงสุดในช่วงต้นของทศวรรษ 1980 และ ได้กลายเป็นหนึ่งในสัญลักษณ์ ของ วัฒนธรรมสมัยนิยม (pop culture icon) ของยุคนั้น ลูกบาศก์ของรูบิคนั้นถือได้ว่าเป็นเป็นของเล่นที่ขายได้มากที่สุดในโลก โดยมีจำนวนยอดขายรวม ทั้งของแท้ และ เลียนแบบ มากกว่า 300,000,000 ชิ้นทั่วโลก

[แก้] ประวัติ

ลูกบาศก์ของรูบิค นั้นถูกคิดค้นขึ้นในปี ค.ศ. 1974 โดย เออร์โน รูบิค ประติมากร และ ศาสตราจารย์สถาปนิก ชาวฮังการี ผู้ซึ่งมีความสนใจในเรขาคณิต และ รูปทรงสามมิติ เออร์โนได้จดสิทธิบัตร HU170062 สิ่งประดิษฐ์ ในชื่อ "ลูกบาศก์มหัศจรรย์" (Magic Cube) ในปี ค.ศ. 1975 ที่ประเทศฮังการี แต่ไม่ได้ทำการจดสิทธิบัตรนานาชาติ ได้มีการผลิดชุดแรกเพื่อสำรวจตลาด ในปลายปี ค.ศ. 1977 โดยทำการจำหน่ายในร้านของเล่นในกรุงบูดาเปส

หลังจากนั้นลูกบาศก์ นี้ก็เริ่มได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้นทั่วทั้งประเทศฮังการี โดยการบอกเล่าปากต่อปาก วงการศึกษาในกลุ่มประเทศตะวันตก ก็เริ่มให้ความสนใจในลูกบาศก์นี้ ในเดือนกันยายน ปี ค.ศ. 1979 บริษัท ไอดีลทอยส์ (Ideal Toys) ได้ทำข้อตกลงเพื่อทำการจำหน่ายทั่วโลก และได้มีการเปิดตัวของลูกบาศก์นี้ในระดับนานาชาติที่ งานแสดงของเล่นที่กรุงลอนดอน นครนิวยอร์ก เมืองนูร์นแบร์ก และ กรุงปารีส ในช่วงต้นปีค.ศ. 1980 บริษัทไอดีลทอยส์ ได้เปลี่ยนชื่อของเล่นนี้เป็น "ลูกบาศก์ของรูบิค" (Rubik's Cube) และ ได้มีการส่งออกลูกบาศก์นี้จากประเทศฮังการีชุดแรกเพื่อการจำหน่าย ในเดือน พฤษภาคม ค.ศ. 1980

ชื่อ "ลูกบาศก์ของรูบิค" นั้นเป็นเครื่องหมายการค้า ของบริษัท "Seven Towns Limited" ดังนั้นบริษัทไอดีลทอยส์จึงลังเลที่จะผลิตของเล่นนี้ ในขณะนั้นจึงปรากฏของลอกเลียนแบบออกจำหน่าย ในปี ค.ศ. 1984 บริษัทไอดีลทอยส์ได้แพ้คดีการล่วงละเมิดสิทธิบัตรหมายเลข US3655201 ซึ่งฟ้องร้องโดย แลร์รี นิโคลส์ Larry Nichols ชาวญี่ปุ่นชื่อ อิชิกิ เทรุโตชิ (Terutoshi Ishigi) ได้ทำการจดสิทธิบัตรของเล่นที่มีลักษณะเกือบจะเหมือนกันกับลูกบาศก์ของรูบิค หมายเลข JP55‒8192 ที่ประเทศญี่ปุ่น ในช่วงเวลาระหว่างที่สิทธิบัตรที่รูบิคขอนั้นกำลังอยู่ระหว่างดำเนินการ นายอิชิกิ จึงได้รับการยอมรับโดยทั่วไปว่าเป็นการค้นพบซ้ำกัน [1] [2]

[แก้] หลักการทำงาน

ภาพชิ้นส่วน

ลูกบาศก์ของรูบิค มีขนาดมาตรฐานโดยประมาณ 2 1/8 นิ้ว (5.4 ซ.ม.) กว้าง ยาวและสูง ลูกบาศก์ประกอบด้วยลูกบาศก์ขนาดย่อม 26 ชิ้น ชิ้นกลางหน้าของแต่ละด้าน จะเป็นชิ้นที่มีสีหน้าเดียว และเชื่อมต่อกับกลไกการหมุนที่แกนกลาง ซึ่งชิ้นกลางหน้าที่ยึดติดกับแกนกลางนี้จะเป็นโครงสร้างที่ขัดส่วนที่เหลือไว้ด้วยกัน และหมุนไปมาได้ ดังนั้นทั้งหมดจะมี 27 ชิ้นส่วน แกนกลางสำหรับหมุน 1 ชิ้น ชิ้นกลางหน้า 6 ชิ้น และ ชิ้นอื่นๆ อีก 20 ชิ้น ซึ่งสามารถประกอบเข้ากับชิ้นกลางหน้าที่ยึดติดกับแกนหมุนได้พอดี โดยจะมีส่วนที่ออกแบบให้ยึดขัดกันไม่ให้หลุดออกจากกัน แต่หมุนไปมาได้ การแยกชิ้นส่วนของลูกบาศก์ก็ไม่ได้ยากอะไร เพียงแต่งัดชิ้นที่เป็นมุมให้หลุดออกมาส่วนที่เหลือก็จะหลุดออกจากกันเอง การแก้ปัญหาลูกบาศก์ของรูบิคโดยวิธีการแยกส่วนประกอบเป็นวิธีที่ง่าย แต่ขาดความท้าทาย

นอกเหนือจากชิ้นกลางหน้าแล้ว จะมีลูกบาศก์ขนาดย่อมอีก 20 ชิ้น มี 12 ชิ้นเป็นชิ้นขอบ ซึ่งมีสี 2 ด้าน และ 8 ชิ้นเป็นชิ้นมุม ซึ่งมีสี 3 ด้าน

[แก้] การเรียงสลับเปลี่ยน

ลูกบาศก์ของรูบิค มีจำนวนรูปแบบการเรียงสลับเปลี่ยนที่แตกต่างกันทั้งหมด (8! × 38−1) × (12! × 212−1)/2 = 43,252,003,274,489,856,000 รูปแบบ (~4.3 × 1019) ประมาณ 43 ล้าน ล้าน ล้าน (quintillion) รูปแบบ ถึงแม้จะมีรูปแบบการจัดเรียงเป็นจำนวนมาก แต่ทุกรูปแบบสามารถแก้ได้ภายในการบิด 29 ครั้งหรือ น้อยกว่า

[แก้] การแข่งขัน

มีการจัดการแข่งขัน ปั่นลูกบาศก์ (speedcubing) เพื่อหาผู้ที่สามารถแก้ปัญหาลูกบาศก์ของรูบิคได้เร็วที่สุด การแข่งขันครั้งแรกจัดขึ้นที่ กรุงบูดาเปส ในวันที่ 5 มิถุนายน ค.ศ. 1982 ผู้ชนะเลิศการแข่งขันในครั้งนั้นคือ มิน ไท (Minh Thai) นักศึกษาชาวเวียดนามจาก นครลอสแองเจลีส โดยใช้เวลา 22.95 วินาที สถิติโลกอย่างเป็นทางการที่ยอมรับโดย สหพันธ์ลูกบาศก์โลก (World Cube Association) ซึ่งเป็นองค์กรควบคุมการจัดการแข่งขัน และ สถิติ ในปัจจุบันคือ 14.52 วินาที (โดยการเฉลี่ยจากการแก้ปัญหาลูกบาศก์ 5 ลูก) ของ "แมกกี" มากิซูมิ โชทาโร่ (Shotaro "Macky" Makisumi) นักศึกษาโรงเรียนมัธยม ชาวญี่ปุ่น ซึ่งอาศัยในมลรัฐแคลิฟอร์เนีย จากการแข่งขันที่ เมืองพาซาดีนา มลรัฐแคลิฟอร์เนีย ในวันที่ 16 ตุลาคม ค.ศ. 2004 ในขณะนั้นมากิซูมิ ซึ่งมีอายุ 14 ปี เป็นนักเรียนมัธยม เกรด8 ได้เข้าร่วมการแข่งขันฤดูใบไม้ร่วง ปี ค.ศ. 2004 จัดขึ้นที่ สถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย (Caltech) นอกจากนี้แล้วเขายังเป็นผู้ทำสถิติเร็วที่สุดในการแก้ลูกบาศก์ลูกเดียวโดยใช้ 12.11 วินาที

นอกจากนี้ยังมีสถิติอื่นที่ไม่เป็นทางการ ที่ใช้เวลาน้อยกว่านี้ แต่เนื่องจากไม่ได้มีการจัดการแข่งขัน และ จับเวลา ที่เป็นมาตรฐาน ดังนั้นมีเพียงสถิติที่ได้รับการรับรองจากสหพันธ์ลูกบาศก์โลกเท่านั้น ที่ได้รับการยอมรับโดยทั่วไป

ในปี ค.ศ. 2004 สหพันธ์ลูกบาศก์โลก ได้จัดทำมาตรฐานใหม่ โดยใช้อุปกรณ์จับเวลาที่เรียกว่า นาฬิกาจับเวลาสแตคแมท (Stackmat timer)

[แก้] ของเล่นที่เกี่ยวข้อง

ลูกบาศก์แบบต่างๆ (จากซ้าย) รูบิคล้างแค้น, ลูกบาศก์ของรูบิค, ลูกบาศก์ศาสตราจารย์, ลูกบาศก์พกพา

• ของเล่นรูปลูกบาศก์:
  • ลูกบาศก์พกพา (Pocket cube) (ขนาด 2x2x2)
  • รูบิคล้างแค้น (Rubik's Revenge) (ขนาด 4x4x4)
  • ลูกบาศก์ศาสตราจารย์ (Professor's Cube) (ขนาด 5x5x5)
  • สแควร์-วัน (Square-1)