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魔方研究30年:观念、思想、对策、方法和知识

已有 6843 次阅读 2010-1-31 04:38 |个人分类:视频专栏:《魔方和数学建模》|系统分类:科研笔记| 魔方, 观念, 科学思想

魔方研究30年:观念、思想、对策、方法和知识

我通过长时间折腾魔方的实践,有如下体会:

知识是比较低等层次的东西。

虽然培根说“知识就是力量”,但是如果不会使用“力量”,知识就被大打折扣。

同样大小力量,如果我们能找到一个杠杆,就等于我们找到了一种方法。

有了杠杆也不一定就能解决问题,因为任何方法都有其局限性。

我有一定的力量,也有杠杆,但是我还需要一个支点。

能找到和善于使用一个支点,就到了对策阶段了。

同样大小的力量,同样的杠杆,如果支点越靠近“目标”,我撬动的“目标”就越大,但是撬动的高度非常有限。

如果支点越靠近我,“目标”就会被撬动得很高,但是这样的“目标”太轻了。

怎么灌输知识呢?我们各种各样的课堂就是灌输知识的典范。

方法无法灌输,只能靠启发,就启发学生去找到一个杠杆。金箍棒是最好的杠杆,但是只有在大圣的手里才是好杠杆,因此,方法与使用方法者本人密切相关。

对策是更高层次的技巧,相当于使用杠杆时的支点。支点的选择与力量、杠杆和目标密切相关。

思想是什么呢?

思想是Idea的温床。

观念是什么呢?

观念是思想(和心灵)的窗户。

非常令人遗憾的是,影响观念的因素太多了。

我们最容易被忽悠的东西就是观念。

 

下面以魔方为例,谈点具体的体会。

问题1:老李,你折腾魔方有什么用(文凭、工作和金钱)?

30年前答曰:我是在搞科学研究。

提问题者:老李,你可别逗了,不务正业还想穿一件冠冕堂皇的马甲。

涉及到观念的事情,和他们是争论不出什么结果的,就像盲人摸象一样。小平说的“不要争论”就是针对观念层次的东西。

现在对我玩魔方没有人再问这样的问题。

 

折腾魔方在科学上有用,有什么用呢?

这样的问题,我最喜欢听,也最喜欢回答。

我的问题:你出去旅游有什么用呢?

我折腾魔方就相当于在科学世界中旅游,比在现实世界中旅游好玩多了。

为了到魔方科学世界旅游,我从1981年开始做准备,就像现在年轻人积累买房子的首付(款)一样,一点一滴地积累。

1991年,我旅游了3×3×3魔方世界;2002年,我旅游了4×4×45×5×52×2×2魔方世界;现在,我可以旅游N×N×N魔方世界了。

前几天,当我把7×7×7魔方问题贴出来后,有网友留言说看见过一个(220)阶魔方计算模拟软件。

我已经把我的魔方程序升级到了N×N×N魔方,是很兴奋的事情阿!

魔方程序里的所有变量和参数,都要用一个参数N来表达。例如,N3,就是3×3×3魔方;N5,就是5×5×5魔方;N7,就是7×7×7魔方;N9,就是9×9×9魔方;等等。再也不需要修改程序中的其他变量和参数,只需要给N赋予不同的数,就是在玩不同的魔方。

以上说的是用数学来描述魔方的转动,并且在计算机上实现,这是研究魔方的第一步。

研究魔方的第二步干什么呢?

就是研究N×N×N魔方的复位,就是如何把N×N×N魔方复位。

我的感觉(魔方世界旅游见闻)是:通过运算已知的魔方解操作序列,求出未知的魔方解。例如,只需要对3×3×35×5×5魔方的复位序列进行某种运算,得到的结果就是7×7×7魔方的复位操作序列。

这是一种什么运算呢?

不知道,肯定是一种新的运算。

最后一个问题,在科学上折腾魔方有什么好处呢?

研究魔方不能作假,如果30年折腾一个假的东西,或者坚持30年假折腾,肯定是有神经病。

如果复位的操作序列是假的,绝对不可能把魔方复位。

如果经常旅游魔方世界,对于理解和把握晶体学点群和空间群问题,就如同喝凉水一样简单。

11×11×11魔方的操作结果(可下载)

符号说明:

T2RRC=1:(T,操作;RC,转角)

R表示转轴外法向,即转轴;

2R表示从魔方中心沿该转轴R的第2层;

RC=1,右手规则方向转90度角;

T3YRC=1

Y表示转轴外法向,即转轴;

3Y表示从魔方中心沿该转轴Y的第3层;

RC=1,右手规则方向转90度角;

T4WRC=1

W表示转轴外法向,即转轴;

4W表示从魔方中心沿该转轴W的第4层;

RC=1,右手规则方向转90度角。

用以上操作序列(T2RRC=1T3YRC=1T4WRC=1),经过28个周期,共操作84次就把11×11×11魔方复位了(循环)。



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