首页  »  科学  »  科学探索

科学家15年证明还原任意魔方最多需20步

科学家15年证明还原任意魔方最多需20步

2010-08-13 17:12:45


尽管有43,252,003,274,489,856,000(约合4.3×1019)种不同的可能组合状态,但魔方都能在20步内还原。

  据新浪科技讯 北京时间8月13日消息,据国外媒体报道,相信许多人都玩过魔方,但是此前没有人知道任意组合的魔方的最小还原步数究竟是多少。这一问题困扰了数学家长达三十多年,这个最小还原步数也被称为“上帝之数”。美国加利福尼亚州科学家近日利用计算机破解了这一谜团,研究人员证明任意组合的魔方均可以在20步之内还原,“上帝之数”正式定为20。

  这支研究团队位于美国加利福尼亚州帕洛阿尔托市。科学家们通过计算机计算和证明,任意组合的魔方都可以在20步内还原。这一结果表明,大约有10万多种的起始状态恰好可以在20步内还原。

  利用谷歌公司计算机强大的计算能力,研究人员检验了魔方任何可能的混乱状态(确切数字为43,252,003,274,489,856,000约合4.3×1019)。美国俄亥俄州肯特州立大学数学家莫雷-戴维德森教授也是研究人员之一,他表示,“我们现在可以肯定,这个‘上帝之数’就是20。对于我来说,我也回到了原地。魔方伴随着我成长,这也是我为什么深入研究这个数学问题的原因。这个谜团引起了人们的广泛关注,它也许是人类历史上最受欢迎的谜语了。”科学家们的初步研究成果发表于在线网站上,但戴维德森表示,他们准备将研究成果提交给杂志正式发表。

  程序员托马斯-罗基花了15年的时间,致力于寻找这个谜团的答案。据罗基介绍,研究团队所采用的算法可以在1秒钟内尝试10亿种可能,此前的计算机算法1秒钟内只能处理4000种可能。

  为了让问题简单化,研究团队采用了一种所谓“群论”的数学技术。他们首先将魔方所有可能的起始状态集分成22亿个集合,每个集合包含了195亿个可能的状态。集合的分配原则是这些可能的状态是如何应对一组10个可能的还原步骤。再通过魔方不同的对称性,这种分组技术使得研究团队将集合数减少到5600万个。

  研究人员所采用的算法可以快速将这些还原步骤与恰当的起始点匹配起来,从而实现在20秒内处理一个集合中的195亿种可能。对于普通的家用电脑来说,以这样的速度完成整个处理任务需要大约35年时间。

  2007年,《每日电讯报》曾经报道称,任意组合的魔方均可在26步内还原。当然,还有其他的报道称已证明出更少的还原步骤。魔方由匈牙利埃尔诺-鲁比克教授于1974年所发明,曾经是世界上最畅销的智力玩具。(彬彬)

  • 相关阅读
  • 黄石公园种种异常现象

    黄石公园是美国、也是全球第一座国家公园,位于美国西部怀俄明、爱达荷、蒙大拿三州交界处,坐落在北落基山之间的熔岩高原上,平均海拔达2438米。占地8956平方公里。...

    时间:08-16
  • 发现章鱼新物种毒液零度以下仍有效

    澳大利亚墨尔本大学科学家近日发现了南极地区四种带有防冻毒液的新章鱼物种,它们所携带的防冻毒液在零度以下仍然有效。研究人员希望通过研究这种毒液来发现它的药用价值。...

    时间:08-15
  • 英科学家利用特制机器人开启金字塔神秘之门

    科学家在2002年时就曾经“开启”过类似的竖井门,科学家在当年成功的开启了这扇竖井门,并随后在内部发现了距离这扇门约2.4米远的另一扇门。但当年成功开启竖井门的方法,在吉萨大金字塔的神秘之门面前却失效了。...

    时间:08-14
  • 科学家首次捕捉到暗星

     美国科学家在观察御夫座的日食现象时,发现了一个奇怪的现象,在一颗亮星发生少量日食时,它的前面竟然有一个椭圆形的亮圈。这是以前从未发现过的。...

    时间:08-13
  • 人类细胞可直接复制RNA首获证实

    研究人员近日利用一种量化单分子测序技术,探测到人类细胞中一类新型小分子RNA(核糖核酸),在基因转录方面代表着一个全新的种类,并证实了长久以来的一种假设,哺乳动物细胞能通过直接复制RNA分子来合成RNA。...

    时间:08-12
  • NASA卫星绘制全球地表温度图 俄罗斯气温飙升

      NASA以“泰拉”卫星上搭载的中分辨率成像分光幅射度计的观测为基础,绘制了地表温度的异常情况。气温超过平均值的区域显示为红色和橙色,低于平均气温的地区则显示为蓝色,灰色部分为海洋和湖泊,其中...

    时间:08-12
  • 科学家有望利用固氮细菌将空气变汽油

    美国科学家表示,一种存在于大豆根部的固氮细菌所产生的酶可能有望成为实现以空气为动力的新型汽车梦想的关键。这种酶名为钒固氮酶(Vanadium nitrogenase),还可以将常见工业副产品一氧化碳(CO)转化为丙烷。...

    时间:08-11
免责声明:本网对文中陈述、观点判断保持中立,不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考,并请自行承担全部责任。 本网站转载图片、文字之类版权申明,本网站无法鉴别所上传图片或文字的知识版权,如果侵犯,请及时通知我们,本网站将在第一时间及时删除。