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Zauberwürfel Drucken E-Mail
Der Zauberwürfel ist die allgemeine Bezeichnung für ein mechanisches Geduldspiel, das im Original (englisch: Rubik’s Cube) vom ungarischen Bauingenieur und Architekten Erno" Rubik erfunden wurde und 1980 mit dem Sonderpreis Bestes Solitärspiel der Jury „Spiel des Jahres“ ausgezeichnet wurde. Es erfreute sich insbesondere Anfang der 1980er-Jahre bei Kindern, Jugendlichen und Erwachsenen großer Beliebtheit.

Beschreibung

Es handelt sich dabei um einen Würfel mit einer Kantenlänge von 57,5 mm (gemessen an den Mittelachsen und in der Standardgröße), der in Höhe, Breite und Tiefe in drei Ebenen unterteilt ist, die sich durch 90-Grad-Drehungen um ihre jeweilige Raumachse zur Deckung bringen lassen. Dadurch können Position und Lage der verschiedenen Steine fast beliebig geändert werden. Auf die nach außen sichtbaren Flächen der Steine sind kleine Farbflächen geklebt. In der Grundstellung sind die Steine so geordnet, dass jede Seite des Würfels eine einheitliche, aber von Seite zu Seite unterschiedliche Farbe besitzt.

Ziel ist es für gewöhnlich, den Würfel wieder in seine Grundstellung zu bringen, nachdem zuvor die Seiten in eine zufällige Stellung gedreht wurden. Auf den ersten Blick erscheint diese Aufgabe außerordentlich schwierig, jedoch wurden schon frühzeitig Strategien entwickelt, deren Kenntnis ein relativ leichtes Lösen gestattet.

Aus der Grundstellung heraus lassen sich mit oft nur wenigen Drehungen interessante, mehr oder weniger symmetrische Muster hervorbringen.

Geschichte

Nachdem Rubik den Würfel am 30. Januar 1975 patentiert hatte, hielt er im Dezember 1977 Einzug in die „kapitalistische Welt“, als ein Exemplar des Würfels der im Vereinigten Königreich ansässigen Firma Pentangle zugesandt wurde. Diese Firma erwarb darauf hin die Lizenz zum Vertrieb des Würfels in Großbritannien. Die kommunistische Regierung in Ungarn vergab aber 1979 die weltweiten Verkaufsrechte für den Würfel an die US-amerikanische Firma Ideal Toy Corporation. Diese schlossen vertragswidrig auch die Rechte für das Vereinigte Königreich ein. Ideal Toy Corporation erlaubte Pentangle den Verkauf des Würfels an Geschenk-, aber nicht an Spielzeuggeschäfte.

1981 hatte die „Würfelitis“ ihren Höhepunkt. Ideal Toy Corporation konnte die Nachfrage nicht erfüllen, was es fernöstlichen Billigprodukten ermöglichte, den Markt zu überschwemmen. Insgesamt wurden wohl um die 160 Millionen Würfel allein bis zum Höhepunkt des Booms verkauft. Anfang 1982 brach die Nachfrage für den Würfel plötzlich ein und mit ihr auch die Nachfrage nach vielen anderen Geduldsspielen. Es dauerte 15 Jahre, bis sich der Markt erholt hatte.

Erno" Rubik war nicht der erste, der sich mit dem Thema eines Spiels dieser Sorte beschäftigte. Schon 1957 entwickelte der Chemiker Larry Nichols einen Würfel dieser Art, der allerdings nur aus 2×2×2 Teilen bestand und durch Magnete zusammengehalten wurde. Er ließ seinen Entwurf im Jahre 1972 patentieren. 1984 gewann Nichols eine Patentklage gegen die Firma, die den Rubik’s Cube in den USA vertrieb. Allerdings wurde dieses Urteil 1986 teilweise aufgehoben, so dass es nur noch den 2x2x2 großen Pocket Cube betraf.

Lösungsstrategie für den Zauberwürfel

Strategien, die mit möglichst wenigen Bewegungen des Würfels auskommen, sind meist nur mit Hilfe eines Computers oder umfangreicher Stellungstabellen realisierbar. Andere, leichter zu merkende Strategien kommen mit wenigen Basiszügen aus, erfordern aber im Allgemeinen eine höhere Zahl von Bewegungen.

Begriffe

    * Eckstein: Die acht Ecksteine verbinden je drei angrenzende Flächen in den Ecken
    * Kantenstein: Die zwölf Kantensteine verbinden je zwei angrenzende Flächen in den Kantenmitten
    * Mittelstein: Die sechs Steine in der Mitte der Würfelflächen besitzen zueinander konstruktionsbedingt immer dieselbe relative Lage und bestimmen so, welche Farben aneinandergrenzen müssen

Notation

Um Zugkombinationen für den Würfel zu notieren, wird jeder Seite ein Buchstabe zugeordnet.
Seite     Abkürzung
    dt.     engl.
Vorne     V     F
Hinten     H     B
Rechts     R     R
Links     L     L
Oben     O     U
Unten     U     D

Beispiel: Die folgende Kombination kippt zwei Kantensteine und lässt alle übrigen unverändert:

    K1 = H - 1R2H2RH - 1R - 1H - 1R2VUHU - 1V - 1

Dabei bedeutet H - 1 eine Drehung der hinteren Seite um 90° gegen den Uhrzeigersinn, R2 eine Drehung der rechten Seite um 180° und R eine Drehung der rechten Seite um 90° im Uhrzeigersinn. Dabei gilt stets die relative Orientierung der zu drehenden Seite: Beispielsweise ist die Drehung der Unterseite um 90° im Uhrzeigersinn genau entgegengesetzt zur Drehung der Oberseite um 90° im Uhrzeigersinn.

Grafische Notation

Alternativ dazu verwenden manche Anleitungen auch grafische Notationsformen, entweder als dreidimensionale Würfeldarstellungen oder als 3×3-Aufsicht der Vorderseite mit Pfeilen, die die Drehung der Würfelflächen angeben. Letztere haben den Nachteil, dass Operationen der (von vorne gesehen) mittleren und hinteren Würfelebene nur schwer darstellbar sind, z. B. durch eine zusätzliche Abwicklung der Oberseite. Ein Vorteil dieser Notation ist allerdings, dass sie Drehungen der anderen Mittelebenen als Einzelzüge darstellen kann.

Optimale Lösungen

Die erste theoretische optimale Lösung stammt von Richard Korf, der 1997 zeigte, dass die durchschnittliche optimale Lösung 18 Züge benötigt. Er ging außerdem davon aus, dass nie mehr als 20 Züge erforderlich sind, jedoch konnte er das nicht beweisen. Ob es vielleicht doch nur 21 oder 20 sind, ist bislang unbekannt. Zuvor ist ihm bereits im April 2008 der Beweis gelungen, dass die Anzahl der Züge, die man bei richtiger Strategie maximal dazu benötigt, Rubiks Zauberwürfel aus jeder beliebigen Stellung in seine Ausgangslage zurückzudrehen, höchstens 23 sein kann. Er benötigte dafür über 7,8 Jahre Rechenzeit am Computer.

Durch immer schnellere Computer mit größerer Rechenleistung ist zu erwarten, dass auch dieser Rekord gebrochen wird. Ob man jedoch jemals an die 20 Züge herankommt – sofern die Theorie der 20 Züge, die man bis heute nicht beweisen konnte, überhaupt der Wahrheit entspricht –, ist damit nicht gesagt.

Wettbewerbe

Einige Leute, die sich Speedcuber nennen, haben Strategien gefunden, die es ihnen ermöglichen, mit 45 bis 60 Bewegungen einen beliebig verdrehten Würfel zu lösen. Beim Speedcubing, also dem Lösen auf Zeit, kommt es darüber hinaus aber auch auf Fingerfertigkeit und das Verinnerlichen einer hohen Anzahl von vorgefertigten Zugfolgen an. Im Speedcubing werden Landes-, Kontinental- und Weltmeisterschaften ausgetragen.

Die erste Weltmeisterschaft, veranstaltet vom Guinness-Buch der Rekorde, fand am 13. März 1981 in München statt. Die Würfel waren 40-mal verdreht und mit Vaseline eingerieben. Gewinner der Meisterschaft war Jury Fröschl aus München mit einer Rekordzeit von 38 Sekunden.

Der aktuelle Weltrekord, aufgestellt am 13. Juli 2008 von dem Niederländer Erik Akkersdijk, liegt bei 7,08 Sekunden für einen 3×3×3-Würfel.

Blindfold Cubing

Eine andere bekannte Disziplin ist das sogenannte Blindfold Cubing. Dabei prägt man sich zunächst den verdrehten Zauberwürfel ein und löst ihn dann mit verbundenen Augen, ohne ein weiteres Mal auf den Würfel zu sehen.

Der aktuelle Weltrekord im Blindfold Cubing liegt bei 54,22 Sekunden, aufgestellt vom Polen Rafal Guzewicz am 7. Juni 2008.

Varianten

Es gibt einige Varianten dieses mechanischen Puzzles. Etwas schwieriger ist ein mit Bildern bedruckter Würfel, da durch die allgemein bekannten Lösungsstrategien zwar die Farbflächen an der richtigen Stelle zu liegen kommen, jedoch die mittleren Flächen nicht immer in der richtigen Orientierung. So gibt es einfachere Würfel, die aus nur zwei Ebenen in jeder Raumrichtung bestehen wie der Pocket Cube und kompliziertere Varianten, die aus vier Ebenen („Rubik’s Revenge“, auch bekannt als „Rubiks Rache“ beziehungsweise „Rubik’s Master Cube“), fünf Ebenen („Professor’s Cube“ oder „5×5×5 Cube“ bzw. „Rubiks Wahn“) oder zwei und mehr versetzt ineinander integrierten Würfeln („Rubik’s Fusion“) bestehen. Auch gab es einen 2×3×3-Quader: „Rubiks Magisches Domino“ und einen Dodekaeder: („Megaminx“). Ferner gibt es Rubik-Puzzles in Tonnen- oder Pyramidenform und Bälle, ebenfalls in verschiedenen Schwierigkeitsstufen.

2005 wurde erstmals ein Würfel mit sechs Ebenen präsentiert. Der zugrundeliegende Mechanismus erlaubt auch Würfel mit bis zu elf Ebenen. Diese müssen aber tonnenförmig – die Mitten der Flächen nach außen – verzerrt werden, damit die Befestigung der Ecksteine noch vollständig innerhalb des Würfels liegt. Diese Verzerrung zusammen mit der notwendigen Größe und dem Gewicht werden dem Spieler einiges an Geschick bei der Handhabung abverlangen. Die Lösungsmethoden für diese großen Würfel benötigen keine Züge, die nicht schon vom vier oder fünf Ebenen umfassenden Würfel her bekannt sind.

Seit Juni 2008 sind auch 6x6x6 und 7x7x7 Zauberwürfel auf dem Markt.

Bei Computerprogrammen, die den Zauberwürfel simulieren, lassen sich oft auch noch mehr Ebenen einstellen.

Beim „Rubiks Kalender-Cube“ (Datumswürfel) sind die Flächen mit Zahlen und Texten versehen, aus denen sich auf der Frontfläche das aktuelle Datum mit Wochentag, Monat und Tag zusammenstellen lässt.

In Folge des Booms in den 1980er Jahren tauchten auch mechanische Puzzles auf, denen eine andere Mechanik zu Grunde lag, beispielsweise Rubik’s Magic, die Teufelstonne, Cube 21 (auch bekannt als Square-1), New Generation Magic Cube, Rubik’s Triamid, Rubik’s Clock, Alexander’s Star oder der Zauberturm. Das mechanisch anspruchsvollste Puzzle dieser Art ist wohl das Dogic in Form eines Ikosaeders (Zwanzigflächner).

Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Zauberwürfel aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.

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