Инструкция как собрать Кубик Рубик, это не сложно ⏱

Головоломка «Кубик Рубика» («Волшебный кубик», «Венгерский кубик» и даже просто «Рубик») привлекла внимание, как говорится, «всех групп населения» и получила широчайшее распространение. О достоинствах этой замечательной головоломки, в которую с удовольствием стали играть и школьники и академики, находя в ней достоинства, сообразные уровню учёности, образования и склонности к исследованиям, мы уже писали (см. «Наука и жизнь» № 3, 1981 г. и № 2, 1982 г.) и даже приводили методы решения.

Мы не будем касаться ни математической теории групп, ни квантовой физики, для определённых разделов которых кубик Рубика служит оригинальным наглядным пособием. Попытаемся рассказать о том, как привести в порядок перепутанный кубик, и тем читателям и читательницам, которые весьма и весьма далеки от математики и от физики вообще. Возможно, будет и некоторая польза в самообразовании, в расширении кругозора: ведь здесь придётся познакомиться и с математическими символами и с чертежами, хотя и очень простыми. Надеемся, что желание собрать кубик пересилит их нелюбовь к точным наукам.

Поэтому мы заранее просим прощения у более подготовленных читателей за «излишние» подробности в описании: уж очень много пришло писем с просьбой «рассказать так, чтобы было понятно всем, всем...».

Детальная инструкция с пояснениями

💡 В квадратных скобках [...] указаны наши пояснения и подсказки.

Прежде всего напомним принятую в журнале систему обозначений. Грани куба обозначаются буквами Ф, Т, П, Л, В, Н — начальными буквами слов Фасад, Тыл, Правая, Левая, Верх, Низ. Какую грань куба посчитать фасадной — синюю, зелёную и т. п. — зависит от вас и от получившейся ситуации.

В процессе сборки вам придётся несколько раз принимать за фасадную ту или иную грань, удобную для данного случая. Центральные кубики определяют цвет грани, то есть можно сказать, что даже в полностью перепутанном кубике центральные кубики уже подобраны и к каждому из них остаётся присоединить по 8 кубиков того же цвета.

Центральные кубики обозначаются одной буквой: ф, п, л, в, т, н.

Рёберные кубики (их 12 штук) принадлежат двум граням и обозначаются двумя буквами, например фп, пв, фн и т. д.

Угловые кубики — тремя буквами по наименованию граней, например, фпв, флн...

Прописными буквами Ф, Т, П, Л, В, Н обозначаются элементарные операции поворота соответствующей грани (слоя, ломтика) куба на 90° по часовой стрелке.

Обозначения Ф^<, Т^<, П^<, Л^<, В^<, Н^< соответствуют повороту граней на 90° против часовой стрелки.

Обозначения Ф², П² и т. д. говорят о двойном повороте соответствующей грани (Ф² = ФФ).

Буквой С обозначают поворот среднего слоя.

Подстрочный индекс показывает, со стороны какой грани следует проделать этот поворот. Например С_п — со стороны правой грани, С_н — со стороны нижней. С^<_Л — со стороны левой, против часовой стрелки и т. д.

Запись процесса (Ф^<П^<)Н²(ПФ) означает: повернуть фасадную грань против часовой стрелки на 90°, то же — правую грань, повернуть нижнюю грань дважды (то есть на 180°), повернуть правую грань на 90° (по часовой стрелке), повернуть фасадную грань.

Наряду с буквенной записью процессов применяется и матричная форма записи, где элементарные операции изображаются рисунком фасадной грани с соответствующими стрелками, обозначающими направления поворотов соответствующей грани:

рис. 1

В результате некоторых операций центральные кубики уходят со своего места — куб меняет свою ориентацию. Но, как известно, цвет грани принято определять по цвету центрального кубика. Чтобы в конце задачи ориентация всего куба была такой же, как и в начале, вводятся операции поворота всего куба, обозначаемые буквой О:

• О_П — со стороны правой грани по часовой стрелке;
• О_Ф — со стороны фасадной грани по часовой стрелке;
• О_В — со стороны верхней грани по часовой стрелке;
• О^<_П — со стороны правой грани против часовой стрелки;
• О^<_Ф — со стороны фасадной грани против часовой стрелки;
• О^<_В — со стороны верхней грани против часовой стрелки;

рис. 2

Теперь перейдём собственно к сборке куба. Есть несколько разных систем, но нам больше всего нравится послойная сборка, когда собирают сначала один слой, затем второй и, наконец, третий. Всего получается семь этапов.

Первый этап

Крест верхней грани

Нужный кубик опускается вниз поворотом соответствующей боковой грани (П, Т, Л) и выводится на фасадную грань операцией Н, Н^< или Н²

Заканчивается операция выведения зеркальным поворотом (обратным) той же боковой грани, восстанавливающим первоначальное положение затронутого рёберного кубика верхнего слоя.

После этого проводится операция a) или б) первого этапа.

В случае a) кубик вышел на фасадную грань так, что цвет его передней грани совпадает с цветом фасада.

В случае б) кубик надо не только переместить наверх, но и развернуть его, чтобы он был правильно сориентирован, став на своё место.

На [цветных] рисунках точками отмечено [стрелками указано] место, на которое должен встать нужный кубик, выведенный предварительно на фасад нижней грани.

рис. 3

Результат: собран крест верхней грани.

Второй этап

Отыскивается нужный угловой кубик (имеющий цвета граней Ф, В, Л) и тем же приёмом, который описан для первого этапа, выводится в левый угол избранной вами фасадной грани.

Здесь могут быть три случая ориентации этого кубика. Сравните свой случай с рисунком и примените одну из операций второго этапа a), б) или в). Точками отмечено [стрелками указано] место [на верхней грани], на которое должен встать нужный вам кубик.

Отыщите на кубе остальные три угловых кубика и повторите описанный приём для перемещения их на свои места верхней грани [принимая за фасадную поочерёдно правую, левую, и тыльную грани].

рис. 4

Результат: верхний слой подобран.

Первые два этапа почти ни у кого не вызывают затруднений: довольно легко можно следить за своими действиями, так как все внимание обращено на один слой, а что делается в двух оставшихся — совсем неважно.

Третий этап

Пояс

Процессы, приведённые на рисунках, легко запоминаются, если применить мнемоническое правило. Для перемещения кубика, выведенного на фасадную грань, налево, начало процесса совпадает с начальными буквами НЛ – НаЛево, а направо — с начальными буквами НаПраво.

И здесь, как вы видите, нужный кубик отыскивается и сначала выводится вниз на фасадную грань. Если он внизу — простым поворотом нижней грани до совпадения с цветом фасада, а если он в среднем поясе, то его нужно сначала опустить вниз любой из операций a) или б), а потом совместить по цвету с цветом фасадной грани и проделать операцию третьего этапа a) или б).

рис. 5

Результат: собрано два слоя.

Четвёртый этап

Пояс

Крест нижней грани [исходные обозначения граней — Ф, В, П на рис. 6 даны для текущей задачи, но подразумевается, что куб перевёрнут и два его верхних слоя, находящиеся теперь внизу, уже собраны].

К цели приводят операции, перемещающие бортовые кубики одной грани, не нарушающие в конечном счёте порядка в собранных слоях. Один из процессов, позволяющий подобрать все бортовые кубики грани, дан на рисунке. Там же показано и что происходит при этом с другими кубиками грани.

Повторяя процесс, выбрав другую фасадную грань, можно поставить на место все четыре кубика.

рис. 6

Результат: рёберные кубики стоят на своих местах, но, как правило, два из них неверно ориентированы.

Пятый этап

Ориентирование двух бортовых кубиков по Д. Конвею.

Очень простой, легко запоминающийся процесс, но именно здесь у некоторых читателей возникли трудности. Здесь следует учесть: разворачиваемый кубик должен быть на правой грани, на рисунке [7] он помечен стрелками.

На рисунках a), б), и в) представлены возможные случаи расположения неверно ориентированных кубиков (помечены точками). Используя общую формулу, в случае a) потребуется выполнить промежуточный поворот В, чтобы вывести второй кубик на правую грань, а в случаях б) и в) — соответственно, В^<  и  В².

рис. 7

Многих смущало то, что после первой части процесса (ПС_н)⁴ кубик разворачивался как надо, но порядок в собранных слоях нарушался. Это сбивало с толку и заставляло бросать на полпути почти собранный куб.

Выполнив промежуточный поворот, — не обращая внимания на поломку нижних слоёв, — проделайте операции (ПС_н)⁴ второй части процесса, и всё станет на свои места.

Результат: собран крест последнего слоя.

Шестой этап

Углы последней грани возможно поставить на свои места, используя (...) 8-ходовый [процесс], удобный для запоминания, — прямой, переставляющий три угловых кубика в направлении по часовой стрелке, и обратный, переставляющий три кубика в направлении против часовой стрелки.

рис. 8

После пятого этапа, как правило, хотя бы один [угловой] кубик да сядет на своё место, пусть и неправильно ориентированно.

Поверните куб так, чтобы этот кубик оказался в левом дальнем углу, и повторите процесс ещё раз-два, пока все кубики не станут на свои места.

Результат: все угловые кубики заняли свои места, но два из них (а может, и четыре) ориентированы неправильно.

Седьмой этап

Ориентация угловых кубиков последней грани

Процесс очень легко запомнить – это многократно повторяемая последовательность поворотов ПФ^<П^<Ф.

Поверните куб так, чтобы кубик, который вы хотите развернуть, был в правом верхнем углу фасада. 8-ходовый процесс (2×4 хода) повернёт его на 1/3 оборота по часовой стрелке. Если при этом кубик ещё не сориентировался, повторите 8-ходовку ещё раз (в формуле это отражено индексом «n»).

Не обращайте внимания на то, что нижние слои при этом придут в беспорядок: ситуация аналогична проделанной на пятом этапе, она тоже парная, разбивается на две идентичные половинки с промежуточной операцией поворота верхней грани. Выполнение правой части процесса автоматически приводит в порядок нарушенную гармонию.

рис. 9

На рисунке [9] показаны три случая расположения «плохих» кубиков (они помечены точками).

В случае:

1. требуется промежуточный поворот В
2. поворот В^<
3. поворот В²

Результат: последняя грань собрана.

Теперь остаётся лишь повернуть её и всё — куб собран, хлопайте в ладошки!