กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 3 นาที

โซมาคิวบ์

ลูกบาศก์ โซมา เป็น ปริศนาการแบ่งส่วนของแข็ง ที่คิดค้นโดย Piet Hein นักปราชญ์ชาวเดนมาร์ก ในปี พ.ศ.

โซมาคิวบ์

ชิ้นส่วนของลูกบาศก์โซมา
ประกอบเสร็จสมบูรณ์

ลูกบาศก์โซมาเป็นปริศนาการแบ่งส่วนของแข็งที่คิดค้นโดยPiet Hein นักปราชญ์ชาวเดนมาร์ก ในปี พ.ศ. 2476 [ 1 ]ระหว่างการบรรยายเกี่ยวกับกลศาสตร์ควอนตัมที่ดำเนินการโดยWerner Heisenberg [ 2 ]

ชิ้น ส่วนเจ็ดชิ้นที่ทำจากลูกบาศก์หน่วย จะต้องนำมาประกอบเข้าด้วยกันให้เป็นลูกบาศก์ขนาด 3×3×3 ชิ้นส่วนเหล่านี้ยังสามารถนำไปใช้สร้าง รูปทรง สามมิติอื่นๆ ได้หลากหลายอีกด้วย

ชิ้นส่วนของลูกบาศก์โซมาประกอบด้วยการรวมกันที่เป็นไปได้ทั้งหมดของลูกบาศก์หน่วยไม่เกินสี่ลูกที่เชื่อมต่อกันที่หน้า โดยที่อย่างน้อยหนึ่งมุมภายในต้องเกิดขึ้น ไม่มีการรวมกันใด ๆ ของลูกบาศก์หนึ่งหรือสองลูกที่ตรงตามเงื่อนไขนี้ แต่มีการรวมกันหนึ่งแบบของลูกบาศก์สามลูก และหกแบบของลูกบาศก์สี่ลูกที่ตรงตามเงื่อนไข ดังนั้น 3 + (6 × 4) เท่ากับ 27 ซึ่งเป็นจำนวนเซลล์ในลูกบาศก์ 3×3×3 พอดี ในบรรดาการรวมกันทั้งเจ็ดแบบนี้ มีสองแบบที่เป็นภาพสะท้อนซึ่งกันและกัน (ดูเรื่องไครัลลิตี้ )

ลูกบาศก์โซมาได้รับความนิยมจากมาร์ติน การ์ดเนอร์ในคอลัมน์เกมคณิตศาสตร์ในนิตยสารScientific American ฉบับเดือนกันยายน ปี 1958 หนังสือWinning Ways for your Mathematical Playsยังมีการวิเคราะห์ปัญหาลูกบาศก์โซมาอย่างละเอียดอีกด้วย

มีวิธีแก้ปริศนาลูกบาศก์โซมาที่แตกต่างกัน 240 วิธี ไม่รวมการหมุนและการสะท้อน ซึ่งสามารถสร้างได้ง่ายๆ ด้วย โปรแกรมคอมพิวเตอร์ ค้นหาแบบย้อนกลับ อย่างง่าย คล้ายกับที่ใช้สำหรับปริศนาแปดควีน[ 3 ]จอห์น ฮอร์ตัน คอนเวย์และไมเคิล กายเป็นคนแรกที่ระบุวิธีแก้ที่เป็นไปได้ทั้ง 240 วิธีด้วยมือในปี พ.ศ. 2504 [ 4 ]

ชิ้นส่วน

ชิ้นส่วนโซมาทั้งเจ็ดชิ้นประกอบด้วยโพลีคิวบ์ลำดับที่สี่จำนวนหกชิ้น และโพลีคิวบ์ลำดับที่สามอีกหนึ่งชิ้น:

ชิ้นส่วนที่ 1 หรือ "V"
ชิ้นส่วนที่ 2 หรือ "L":แถวบล็อกสามชิ้น โดยมีบล็อกเพิ่มอีกหนึ่งชิ้นอยู่ด้านล่างฝั่งซ้าย
ชิ้นส่วนที่ 3 หรือ "T":แถวบล็อกสามชิ้น โดยมีบล็อกอีกหนึ่งชิ้นอยู่ด้านล่างตรงกลาง
ชิ้นส่วนที่ 4 หรือ "Z":ตัวต่อเทโทรมีโนแบบโค้งงอ โดยมีบล็อกวางอยู่ด้านนอกของด้านที่หมุนตามเข็มนาฬิกา
ชิ้นส่วนที่ 5 หรือ "A":ลูกบาศก์หน่วยวางอยู่บนด้านตามเข็มนาฬิกาไครัลในสามมิติ(แขนซ้าย)
ชิ้นส่วนที่ 6 หรือ "B":ลูกบาศก์หน่วยวางอยู่บนด้านทวนเข็มนาฬิกา ไครัลในสามมิติ(แขนขวา)
ชิ้นส่วนที่ 7 หรือ "P":ลูกบาศก์หน่วยวางบนส่วนโค้ง ไม่ไครัลใน 3 มิติ[ 5 ]
ในรูปแบบทั่วไป ลูกบาศก์ที่ประกอบขึ้นจากแต่ละชิ้นจะสลับสีอ่อนกัน (สีขาว 14 ชิ้น และสีเข้ม 13 ชิ้น)

การผลิต

Piet Heinอนุญาตให้ผลิตลูกบาศก์ Soma รุ่นที่ทำจากไม้โรสวูด อย่างประณีตโดยบริษัท Skjøde Skjern ของ Theodor Skjøde Knudsen (จากเดนมาร์ก) เริ่มตั้งแต่ประมาณปี 1967 ลูกบาศก์นี้ถูกวางจำหน่ายในสหรัฐอเมริกาเป็นเวลาหลายปีโดยผู้ผลิตเกม Parker Brothersนอกจากนี้ Parker Brothers ยังผลิตชุดลูกบาศก์ Soma พลาสติกในหลายสี (สีน้ำเงิน สีแดง และสีส้ม) ในช่วงทศวรรษ 1970 บรรจุภัณฑ์ของรุ่น Parker Brothers ระบุว่ามีวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้ 1,105,920 วิธี ตัวเลขนี้รวมถึงการหมุนและการสะท้อนของแต่ละวิธีแก้ปัญหา ตลอดจนการหมุนของชิ้นส่วนแต่ละชิ้น ปัจจุบันปริศนานี้วางจำหน่ายในรูปแบบเกมตรรกะโดย Piet Hein Trading [ 6 ]และโดย ThinkFun (เดิมชื่อ Binary Arts) ภายใต้ชื่อ Block by Block

การประกอบชิ้นส่วน Soma Cube ทางออนไลน์เพื่อสร้างโครงสร้างที่หลากหลายนอกเหนือจากลูกบาศก์นั้น มีให้บริการในรูปแบบเว็บแอปพลิเคชัน[ 7 ]แอปพลิเคชัน iPAD ชื่อ SomaBox และแอปพลิเคชันเสมือนจริงชื่อ ARSoma

โซลูชัน

วิธีประกอบวิธีหนึ่ง

การแก้ลูกบาศก์โซมาถูกใช้เป็นงานเพื่อวัดประสิทธิภาพและความพยายามของแต่ละบุคคลในชุดการทดลองทางจิตวิทยา ในการทดลองเหล่านี้ ผู้ถูกทดสอบจะถูกขอให้แก้ลูกบาศก์โซมาให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ภายในระยะเวลาที่กำหนด ตัวอย่างเช่น ในปี 1969 เอ็ดเวิร์ด เดซีผู้ช่วยบัณฑิตศึกษาของมหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอนในขณะนั้น[ 8 ]ได้ขอให้ผู้เข้าร่วมวิจัยของเขาแก้ลูกบาศก์โซมาภายใต้เงื่อนไขที่มีแรงจูงใจที่แตกต่างกันในงานวิทยานิพนธ์ของเขาเกี่ยวกับแรงจูงใจภายในและภายนอก ซึ่งเป็นการสร้างทฤษฎี จิตวิทยาสังคมของการ เบียดบัง

ในแต่ละวิธีแก้ปริศนาลูกบาศก์ทั้ง 240 วิธี จะมีเพียงตำแหน่งเดียวเท่านั้นที่สามารถวางชิ้นส่วน "T" ได้ ลูกบาศก์ที่แก้แล้วแต่ละลูกสามารถหมุนได้โดยที่ชิ้นส่วน "T" อยู่ด้านล่าง โดยมีขอบยาวอยู่ด้านหน้า และ "ลิ้น" ของ "T" อยู่ตรงกลางด้านล่างของลูกบาศก์ (นี่คือตำแหน่งมาตรฐานของลูกบาศก์ขนาดใหญ่) สามารถพิสูจน์ได้ดังนี้: หากคุณพิจารณาทุกวิธีที่เป็นไปได้ที่ชิ้นส่วน "T" สามารถวางในลูกบาศก์ขนาดใหญ่ได้ (โดยไม่คำนึงถึงชิ้นส่วนอื่นๆ) จะเห็นได้ว่ามันจะเติมเต็มมุมสองมุมของลูกบาศก์ขนาดใหญ่หรือศูนย์มุมเสมอ ไม่มีวิธีใดที่จะวางชิ้นส่วน "T" ให้เติมเต็มเพียงมุมเดียวของลูกบาศก์ขนาดใหญ่ได้ ชิ้นส่วน "L" สามารถวางให้เติมเต็มสองมุม มุมเดียว หรือศูนย์มุมได้ ชิ้นส่วนอีกห้าชิ้นไม่มีการวางตำแหน่งใดที่เติมเต็มสองมุมได้ พวกมันสามารถเติมเต็มมุมเดียวหรือศูนย์มุมก็ได้ ดังนั้น หากคุณไม่รวมชิ้นส่วน "T" จำนวนมุมสูงสุดที่สามารถเติมได้ด้วยชิ้นส่วนที่เหลืออีกหกชิ้นคือเจ็ด (หนึ่งมุมสำหรับชิ้นส่วนห้าชิ้น บวกสองมุมสำหรับชิ้นส่วน "L") ลูกบาศก์มีแปดมุม แต่ชิ้นส่วน "T" ไม่สามารถวางแนวให้เติมเพียงมุมที่เหลือมุมเดียวได้ และการวางแนวให้เติมศูนย์มุมก็จะไม่ทำให้เกิดลูกบาศก์ ดังนั้น "T" จะต้องเติมสองมุมเสมอ และมีเพียงการวางแนวเดียวเท่านั้น (ไม่นับการหมุนและการสะท้อน) ที่ทำเช่นนั้น นอกจากนี้ยังเป็นผลจากสิ่งนี้ว่าในทุกวิธีแก้ปัญหา ชิ้นส่วนที่เหลืออีกห้าชิ้นจากหกชิ้นจะเติมมุมได้จำนวนสูงสุด และชิ้นส่วนหนึ่งจะเติมมุมน้อยกว่าจำนวนสูงสุดหนึ่งมุม (เรียกว่าชิ้นส่วนที่ขาด) [ 4 ]

ตัวเลข

ภาพประกอบบางส่วนจากคู่มือ SOMA

นอกจากการสร้างลูกบาศก์แล้ว คู่มือ Soma ยังมีรูปทรงต่างๆ ให้สร้างด้วยชิ้นส่วนทั้งเจ็ดชิ้น รูปทางด้านขวาแสดงวิธีแก้ปัญหาบางรูปโดยใช้โทนสีเดียวกัน[ 9 ]

ปริศนาที่คล้ายกัน

ปริศนาอีกอย่างที่คล้ายกับลูกบาศก์โซมาคือ ปริศนา เพนโตมิโน 3 มิติ ซึ่งสามารถเติมเต็มช่องขนาด 2×3×10, 2×5×6 และ 3×4×5 หน่วยได้

ลูกบาศก์เบดแลม (Bedlam cube)เป็นปริศนาลูกบาศก์ขนาด 4×4×4 ด้าน ประกอบด้วยเพนตาคิวบ์ สิบสองชิ้น และเตตระคิวบ์ หนึ่งชิ้น ส่วนลูกบาศก์ ไดอาโบลิก (Diabolical cube)เป็นปริศนาที่ประกอบด้วยโพลีคิวบ์หกชิ้น ซึ่งสามารถนำมาประกอบกันเพื่อสร้างเป็นลูกบาศก์ขนาด 3×3×3 หนึ่งลูกได้

นอกจากนี้ Eye Levelยังใช้ Thinking Cube (เมื่อนักเรียนอยู่ในระดับ 30-32 ของวิชาคณิตศาสตร์พื้นฐาน หรือระดับ 29-32 ของวิชาคณิตศาสตร์เชิงวิพากษ์) เป็นหนึ่งในเครื่องมือการสอน เช่นเดียวกับ Soma cube

Rubik's Bricks [ 10 ] ซึ่งเป็นปริศนาที่ผลิตภายใต้ แบรนด์ Rubik'sเป็นปริศนาที่คล้ายกันซึ่งประกอบด้วยลูกบาศก์ 27 ลูก แต่ชิ้นส่วนต่างๆ เกิดจากการนำลูกบาศก์มาต่อกันโดยใช้หน้าหรือขอบ มีวิธีต่อลูกบาศก์สามลูกได้ทั้งหมด 9 วิธี ดังนั้นปริศนานี้จึงสามารถสร้างลูกบาศก์ขนาด 3x3x3 ได้ ลูกบาศก์แต่ละลูกมีสีที่แตกต่างกันเพื่อให้ได้วิธีแก้ปัญหาที่ไม่ซ้ำกัน

ดูเพิ่มเติม

  • "SOMA-CUBE"เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 31 กรกฎาคม 2544
  • โซมาคิวบ์ – จาก MathWorld
  • หน้า SOMA ของ Thorleif
  • แอนิเมชั่นลูกบาศก์โซมา โดย TwoDoorsOpen และผองเพื่อน
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Soma_cube&oldid=1353425281 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ โซมาคิวบ์

ลูกบาศก์ โซมา เป็น ปริศนาการแบ่งส่วนของแข็ง ที่คิดค้นโดย Piet Hein นักปราชญ์ชาวเดนมาร์ก ในปี พ.ศ.

ชิ้นส่วน

ชิ้นส่วนโซมาทั้งเจ็ดชิ้นประกอบด้วย โพลีคิวบ์ ลำดับที่สี่จำนวนหกชิ้น และโพลีคิวบ์ลำดับที่สามอีกหนึ่งชิ้น:

การผลิต

Piet Hein อนุญาตให้ผลิตลูกบาศก์ Soma รุ่นที่ทำจาก ไม้โรสวูด อย่างประณีตโดยบริษัท Skjøde Skjern ของ Theodor Skjøde Knudsen (จากเดนมาร์ก) เริ่มตั้งแต่ประมาณปี 1967 ลูกบาศก์นี้ถูกวางจำหน่ายในสหรัฐอเมริกาเป็นเวลาหลายปีโดยผู้ผลิตเกม Parker Brothers นอกจากนี้...

โซลูชัน

การแก้ลูกบาศก์โซมาถูกใช้เป็นงานเพื่อวัดประสิทธิภาพและความพยายามของแต่ละบุคคลในชุดการทดลองทางจิตวิทยา ในการทดลองเหล่านี้ ผู้ถูกทดสอบจะถูกขอให้แก้ลูกบาศก์โซมาให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ภายในระยะเวลาที่กำหนด ตัวอย่างเช่น ในปี 1969 เอ็ดเวิร์ด เดซี...