开博5年，科学网助我完成了五集电视连续剧

我于2007年6月12日在科学网注册了我的博客，再过几天就是5周年。我自己5岁的时候，随父母（一家7口）从山西移民到内蒙包头北100公里的大毛忽洞。因此，写本文为5周年来个大庆祝！

2012年也是我玩魔方的30周年纪念，原计划打算写点东西。但是，以色列人谢赫特曼去年获得诺贝尔化学奖之后，就把我的计划打乱了。先是为《科学画报》写了篇短文，介绍谢赫特曼的准晶体（应用部分是编辑补充的）。后来看到有几篇文章的题目都是：Where are the atoms in the Icosahedral phase?

当我看到这些文献时，眼前一亮，兴奋极了。总算找到了一个能挤进准晶体领域的突破口。

86岁高龄的鲍林（Pauling）PK比他小40岁的谢赫特曼，实际上也是因为搞准晶体的人不知道原子在准晶体中如何摆放而着急，为此，鲍林才提出了“20个立方晶体的多重孪晶”模型。鲍林分析过很多晶体结构，有的很复杂。我用我的AEC（Atomic Environment Calculation）计算过鲍林的很多数据，很难找到错误的，你不服不行啊！

鲍林没有画出他的多重孪晶模型，因为20个立方晶胞不可能头尾相接，组成具有Ih点群对称性的点阵。

我用923个原子构造了一个多层的正20面体，其中的每个原子都满足Ih点群对称性的操作。在这个由923个原子组成的正20面体中，我找到了由20个非立方晶胞头尾相接组成的多重孪晶，多重孪晶整体满足Ih点群对称性。

正当我忙于我的准晶体点阵模型的时候，接到了视频化《魔方和数学建模》（简称《魔方》）的任务，本来忙一件事情变成了忙两件事情。好在这两件事情有时还能交叉在一起，在《魔方》的第二讲和第五讲都提到了准晶体。

20个晶胞，它们头尾相接，就像是20条龙头尾相接，在空中飞舞，我已经把这20个晶胞组成的多重孪晶做成了动画，插入到了《魔方》的第五讲，以动画的形式首先展示给世人，这也算是我玩魔方的一个副产品。

《魔方》是我30年的学术沉淀，有些内容已经和我融为一体，用道家的话说就是“天人合一”。因为那魔方方程是我建立的，那符号是我首先使用的。白纸黑字，时间的烙印说明一切。符号体系首次出现在1992年出版的《魔方及其应用》，魔方方程首次出现在2003年出版的《魔方的科学和计算机表现》和《中国科学基金》的封面上。那方程对不对，拿个魔方来转动即可检验，实际上已经有网友检验过了。

《魔方的科学和计算机表现》的英文版于2005年在加拿大出版，如果到加拿大国家图书馆检索Rubik’s Cube，第一条就是我的。出版英文版不为别的，只为占住优先权。

我于1991年导出的魔方方程，一直等到2003年才发表，一等就是12年。关于鲍林的多重孪晶模型，短时间内是不会有人画出来的。虽然谢赫特曼因为发现准晶体而获得了诺贝尔化学奖，但是这并不意味着鲍林的多重孪晶观点完全错了。

有人说：“不发表，就灭亡。”

我的体会是“一发表，就灭亡。”

沙漠里的种子，由于干旱而不能发芽，但是只要干渴的种子在，就可以期待几百年几千年。如果经不住潮气的诱惑，急急忙忙发芽，最后的结局就是变成豆芽菜。这就是“一发表，就灭亡”。太多的SCI文章就是豆芽菜，有的课题组条件那么好，有钱有设备，每天都在生豆芽，今朝有酒今朝醉，下酒的就是SCI豆芽菜。

关键是看你能不能hold住！

我把我的魔方方程，一hold就是12年，终于等来了机会。能画出鲍林的多重孪晶模型，需要特殊的计算，如果你对空间群不精通，还是先学空间群吧！精通（推导）230空间群需要2年的时间，真正能把空间群应用到准晶体（计算230空间群里的各种团簇空间）还需要2年的时间。

关于光的波动性和粒子性，曾经争论得不可开交。

鲍林和谢赫特曼的争论，同样不能简单地用“对”和“错”来下结论。

鲍林首先是晶体学家，其次才是化学家，鲍林能把别人的关于氢分子的化学键思想应用到晶体，产生杂化的思想，他的看家本事是对晶体学的了如指掌。

鲍林在86岁、87岁和88岁还独立地在《自然》、《美国物理评论快报》和《美国科学院院刊》发表文章，阐述他的关于准晶体的多重孪晶模型。这是什么精神？这就是我们常说的科学精神；鲍林用实验数据来质疑对方，这是什么方法？这就是我们常说的科学方法。

鲍林独立署名发表文章，作假的可能性是零。鲍林所用的原始数据，是谢赫特曼提供的。由此可见，鲍林和谢赫特曼的关系还是很好的。

还是让我们回到博客和魔方的主题吧！

1. 我的博客概况

俺的学术番号：大毛忽洞。

（俺要郑重声明：只有科学网的大毛忽洞是我，其它都是山寨的，因为他们都不是来自大毛忽洞）

博客座右铭：“自留地是桃花源，只种颜色不耕田”。

（俺靠材料专业养家糊口，玩魔方是为了一种信念）

俺的博客头像是魔方，今天的话题就是魔方。

（等《魔方》上线之后，俺打算更换头像，还有金币奖励呢）

科学网的博客，为我提供了一个和网友讨论魔方问题的平台，各路魔方英雄（爱好者）也是根据科学网的博客线索找到了我。我贴在科学网博客的有关魔方课的讲稿，得到了网友的转贴。这说明我的魔方课在某种程度上已经公开了，这都是科学网的功劳。

视频公开课，也可以叫做电视连续剧，因为摄制组就是按照拍摄电视剧的标准拍摄的，可以在电视上播放。

2. 《魔方》视频课简介

视频公开课的名称：魔方和数学建模（5集）（下称《魔方》）

第一讲：魔方的文化内涵

第二讲：魔方的科学隐喻

第三讲：魔方的复位

第四讲：魔方转动的数学描述

第五讲：数学模型和程序设计

每讲时间在40－45分钟，现在已经完成了拍摄工作，进入了后期制作阶段。如果审查获得通过，有望9月份上线，世界各地都可以观看。

《魔方》能讲些什么呢？

魔方是美丽的，描述魔方的数学简单漂亮。迷人的魔方不但拥有美的外观，还具有丰富的文化内涵和巧妙的科学隐喻。魔方的状态数达到10的19次方，面对此天文数字，人们兵分两路：一路找到了眼花缭乱的复位方法，时间不超过10秒，他们不在乎究竟转动了多少次；一路从事着最困难的计算，认为魔方复位只需20步。这边三阶魔方还没有完全搞定，那边高阶魔方层出不穷。《魔方和数学建模》将展示描述魔方的数学模型，而且适用于各阶魔方。

第一讲：魔方的文化内涵

本讲先解读关于魔方研究的最新进展，然后以《中国科学基金》的封面为转折。《易传·系辞》曰：河出图，洛出书，圣人则之。魔方的思想体系起源于中国五千年前的洛书，经历了九宫图、纵横图、立体幻方、重排九宫、15子棋、组合立方体等发展阶段，按照文化、数学和游戏三条路线演化到现代鲁毕克魔方。

第二讲：魔方的科学隐喻

本讲用名著《我们赖以生存的隐喻》开场，展示了魔方在夸克、基因、晶体和准晶体等科学领域中的巧妙隐喻。以魔方为模型，用黄金分割法很简单地求得了正20面体的12个顶点坐标。最后用魔方隐喻矩阵及其性能，并且导出描述魔方转动的矩阵。

第三讲：魔方的复位

本讲通过操作魔方再次解读魔方研究的最新进展，展示了通过魔方复位培养记忆力、注意力和直觉力的途径。老师在黑板上一口气写出了32位的圆周率，并且联系到上一讲的隐喻主题。老师用《牛郎和织女》等故事隐喻操作序列，不用死记硬背。最后给出了魔方复位的简明态谱，同时讨论了操作序列的可运算性。

第四讲：魔方转动的数学描述

本讲以三阶魔方为例，展示描述魔方转动的数学模型。边块有12个“房间”可去，每到一处还可摆出2种姿势；角块有8个“房间”可去，每到一处还可摆出3种姿势。我们很容易从镜子里认出自己，当我们从镜子里读书时，却感觉那些文字很陌生，用数学描述魔方转动会遇到同样的问题。

第五讲：数学模型和程序设计

前半部分描述N阶魔方及其编程，后半部分是结束语。卞和献玉、伽罗华发表群论和谢赫特曼发现准晶体，重复着相同的故事。早在1939年就有人触摸到了准晶体，但是直到1984年才被谢赫特曼所发现。谢赫特曼能发现准晶体靠的是群论，魔方是群论的“代言人”，本讲展示了鲍林梦寐以求的多重孪晶模型的三维动画。

    （以上是公开课的推荐词，将要挂在网上，敬请博友和网友批评指正）

3. 《魔方》拍摄的主讲人环节

我的《魔方和数学建模》，是全校公选课，于2004年开课，16学时，至今已经讲了8年了。这次视频化，把课程的核心内容压缩到5讲，每一讲既相对独立，又互相关联。以前的讲稿是WORD格式，这次视频化改为PPT格式。即将毕业的研究生林海（该研究生在中石化找到了很好的工作，已经答辩完毕）根据我的设想，帮我制作了PPT模板。PPT的最后精饰是摄制组帮忙完成的。

由于有30年的资料积累，选择内容是一个难点。就像住惯了大房子的家庭要搬到一个小房子，保留什么东西，丢弃什么东西，需要再三考虑。

如何讲（教学法），也是一个难点。

因为不同的讲法，就要准备不同的PPT，不同的讲法也影响到PPT内容的选择。此外，详讲内容和略讲内容的选择，也影响到PPT的制作。

在这样的前提下，谁也无法帮我制作PPT，我必须亲自制作PPT。

制作PPT，是真正的摸着石头过河。先根据内容制作PPT，然后要根据讲法修改或者重新制作PPT，由于受到严格的时间限制，还要根据讲课现场的师生互动临场增减内容，非常难于把握。例如，第三讲魔方的复位，导播合成后时间长度为46分1秒，连删除半分钟的片段都找不到。因为这一讲的内容的逻辑关系太强，没有留下任何可以删除的内容。只能寻找停顿的地方几秒几秒地来删除。

实际上，我要通过PPT来表达我的思想和观念，别人如何能帮忙呢？

在生活上，我是非常容易伺候的人。但是，在学术上，没有人能伺候我，不好伺候，所以只有自己亲自干。

每一讲的PPT，至少有6个版本（A，B，C，D，E，F），A版本准备素材（还要列出素材在硬盘目录的出处和文件名称，以便检查核对），B版本要考虑讲法（重点和非重点），C版本要考虑时间（42分钟左右），D版本要讲给摄制组听，根据摄制组的技术要求，修改后得到E版本。摄制组最后根据美观原则调整图片和文字大小，定稿为F版本。有时灵感来了，对于F版本的PPT还要修改，这就又出来了G版本和H版本。

无论过多少年之后，再从计算机硬盘里调出这些PPT文件，当年的创作情景将历历在目，这也许就是做学问的乐趣所在。

4. 新的机遇和展望

2014年，是魔方诞生40周年。匈牙利将要建设一个魔方博物馆，美国新泽西州正在筹办一个大型的魔方展览。各路魔方爱好者们正在准备迎接自己的节日，我的《魔方》也算是献给网友的一个礼物。

最让我高兴的还是魔方发明人匈牙利的鲁毕克在CCTV说：“我不是发明了魔方，我是发现了魔方，魔方是自然界的一部分”。

魔方发明人鲁毕克为我的《魔方》第一讲做了个伟大的注释。

《魔方》里的某些内容来自我的科学网博客，我的魔方朋友也是通过科学网博客联系的。由此可见，博客是个好东西。

《魔方》第一讲从文化起，到第五讲又以文化背景结束。

我的《魔方的科学和计算机表现》（简称魔方）是在温哥华完成的初稿，在东营完成的定稿（我交给出版社的是硫酸纸制版稿，为此我专门买了一台方正打印机）。下面的段落摘自这本书的后记和序言。

    温哥华的冬季几乎都是绵绵的雨天，充足的雨水似乎对作者著述《魔方》有滋润作用，然而，《魔方》的种子却是诞生于作者家乡那干渴的土地。

—摘自《魔方》后记

我的家乡的名字叫大毛忽洞，是个一穷二蓝的地方。穷还是那么穷，但是天仍然还是那么蓝。

家乡的夏天可以和任何地方比美，放眼广阔的田野：淡绿色的是麦子，墨绿色的是莜麦，银白色的是荞麦，金黄色的是油菜籽，灰白色的是土豆，红色的是压青地（处于休息状态的土地）。环看四周，就像置身于一个天然的彩色方阵中。由于轮换耕种，第二年的颜色要发生置换，不同的观察点将反映出不同的置换周期，这就是家乡的数学。

—摘自《魔方》前序

鲍林梦寐以求点阵结构。我打了个水印，算是一种简单的保护吧！

魔方发明人鲁毕克为我的《魔方》第一讲做了个伟大的注释。

五讲《魔方》的PPT版本，对青年教师可能有所启发。