ลูกบาศก์ของรูบิก

ลูกบาศก์ของรูบิค (Rubik's Cube) หรือที่เรียกกันว่า ลูกรูบิก เป็นของเล่นลับสมอง ประดิษฐ์ขึ้นในปี ค.ศ. 1974 โดยแอร์เนอ รูบิก (Ernő Rubik) ซึ่งเป็นศาสตราจารย์และสถาปนิกชาวฮังการี โดยทั่วไป ตัวลูกบาศก์นั้นทำจากพลาสติก แบ่งเป็นชิ้นย่อย ๆ 26 ชิ้น ประกอบกันเป็นรูปลูกบาศก์ที่สามารถบิดหมุนไปรอบ ๆ ได้ ส่วนที่มองเห็นได้ของแต่ละด้าน จะประกอบด้วย 9 ส่วนย่อย ซึ่งมีสีทั้งหมด 6 สี ส่วนประกอบที่หมุนไปมาได้นี้ทำให้ การจัดเรียงสีของส่วนต่าง ๆ สลับกันได้หลายรูปแบบ จุดประสงค์ของเกมคือ การจัดเรียงให้แถบสีทั้ง 9 ที่อยู่ในด้านเดียวกันของลูกบาศก์ (ซึ่งมีทั้งหมด 6 ด้าน) มีสีเดียวกัน
ลูกบาศก์ของรูบิกได้รับความนิยมสูงสุดในช่วงต้นของทศวรรษ 1980 และได้กลายเป็นหนึ่งในสัญลักษณ์ของวัฒนธรรมสมัยนิยมของยุคนั้น ลูกบาศก์ของรูบิกนั้นถือได้ว่าเป็นเป็นของเล่นที่ขายได้มากที่สุดในโลก โดยมีจำนวนยอดขายรวมทั้งของแท้และของเลียนแบบมากกว่า 300,000,000 ชิ้นทั่วโลก
== ประวัติ ==
ลูกบาศก์ของรูบิกได้รับการคิดค้นขึ้นในปี ค.ศ. 1974 โดยแอร์เนอ รูบิก สถาปนิกชาวฮังการีผู้สนใจในเรขาคณิตและรูปทรงสามมิติ แอร์เนอได้จดสิทธิบัตร HU170062 สิ่งประดิษฐ์ในชื่อ "ลูกบาศก์มหัศจรรย์" (Magic Cube) ในปี ค.ศ. 1975 ที่ประเทศฮังการี แต่ไม่ได้จดสิทธิบัตรนานาชาติ มีการผลิตชุดแรกเพื่อสำรวจตลาดในปลายปี ค.ศ. 1977 โดยจำหน่ายในร้านของเล่นในกรุงบูดาเปสต์
หลังจากนั้นลูกบาศก์นี้ก็ได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้นทั่วทั้งประเทศฮังการีโดยการบอกเล่าปากต่อปาก วงการศึกษาในกลุ่มประเทศตะวันตกก็เริ่มให้ความสนใจ ในเดือนกันยายน ค.ศ. 1979 บริษัทไอเดียลทอยส์ (Ideal Toys) ได้ทำข้อตกลงเพื่อจัดจำหน่ายทั่วโลก มีการเปิดตัวของลูกบาศก์นี้ในระดับนานาชาติที่งานแสดงของเล่นที่กรุงลอนดอน นครนิวยอร์ก เมืองเนือร์นแบร์ก และกรุงปารีส ในช่วงต้นปี ค.ศ. 1980 บริษัทไอเดียลทอยส์เปลี่ยนชื่อของเล่นนี้เป็น "ลูกบาศก์ของรูบิก" (Rubik's Cube) และได้ส่งออกลูกบาศก์นี้จากประเทศฮังการีชุดแรกเพื่อจำหน่ายในเดือนพฤษภาคม ค.ศ. 1980
ชื่อ "ลูกบาศก์ของรูบิก" เป็นเครื่องหมายการค้าของบริษัท "Seven Towns Limited" ดังนั้นบริษัทไอเดียลทอยส์จึงลังเลที่จะผลิตของเล่นนี้ ในขณะนั้นปรากฏของลอกเลียนแบบออกจำหน่าย ในปี ค.ศ. 1984 บริษัทไอเดียลทอยส์แพ้คดีละเมิดสิทธิบัตรหมายเลข US3655201 ซึ่งฟ้องร้องโดยแลร์รี นิโคลส์ (Larry Nichols) ชาวญี่ปุ่นชื่อ อิชิงิ เทรูโตชิ (Terutoshi Ishigi) ได้ทำการจดสิทธิบัตรของเล่นที่มีลักษณะเกือบจะเหมือนกันกับลูกบาศก์ของรูบิก หมายเลข JP55‒8192 ที่ประเทศญี่ปุ่น ในช่วงเวลาระหว่างที่สิทธิบัตรที่รูบิกขอนั้นกำลังอยู่ระหว่างดำเนินการ นายอิชิกิจึงได้รับการยอมรับโดยทั่วไปว่าเป็นการค้นพบซ้ำกัน
== หลักการทำงาน ==

ลูกบาศก์ของรูบิกมีขนาดมาตรฐานโดยประมาณ 2 1/8 นิ้ว (5.4 เซนติเมตร) กว้าง ยาว และสูง ลูกบาศก์ประกอบด้วยลูกบาศก์ขนาดย่อม 26 ชิ้น "ชิ้นกลางหน้า" ของแต่ละด้าน จะเป็นชิ้นที่มีสีหน้าเดียว และเชื่อมต่อกับกลไกการหมุนที่แกนกลาง ซึ่งชิ้นกลางหน้าที่ยึดติดกับแกนกลางนี้จะเป็นโครงสร้างที่ขัดส่วนที่เหลือไว้ด้วยกัน และหมุนไปมาได้ ดังนั้นทั้งหมดจะมี 27 ชิ้นส่วน แกนกลางสำหรับหมุน 1 ชิ้น ชิ้นกลางหน้า 6 ชิ้น และชิ้นอื่น ๆ อีก 20 ชิ้น ซึ่งสามารถประกอบเข้ากับชิ้นกลางหน้าที่ยึดติดกับแกนหมุนได้พอดี โดยจะมีส่วนที่ออกแบบให้ยึดขัดกันไม่ให้หลุดออกจากกัน แต่หมุนไปมาได้ การแยกชิ้นส่วนของลูกบาศก์ก็ไม่ได้ยากอะไร เพียงแต่งัดชิ้นขอบให้หลุดออกมาส่วนที่เหลือก็จะหลุดออกจากกันเอง การแก้ปัญหาลูกบาศก์ของรูบิกโดยวิธีการแยกส่วนประกอบเป็นวิธีที่ง่าย แต่ขาดความท้าทาย
นอกเหนือจากชิ้นกลางหน้าแล้ว จะมีลูกบาศก์ขนาดย่อมอีก 20 ชิ้น มี 12 ชิ้นเป็น "ชิ้นขอบ" ซึ่งมีสี 2 ด้าน และ 8 ชิ้นเป็น "ชิ้นมุม" ซึ่งมีสี 3 ด้าน
== การเรียงสับเปลี่ยน ==

ลูกบาศก์ของรูบิกมีจำนวนรูปแบบการเรียงสับเปลี่ยนที่แตกต่างกันทั้งหมด 8! \times 3^7 \times 12! \times 2^{10} รูปแบบ ซึ่งเมื่อคำนวณแล้วจะมีค่าเท่ากับ 43,252,003,274,489,856,000 รูปแบบ (~4.33 × 1019) หรือประมาณ 43 ล้าน ล้าน ล้าน (quintillion) รูปแบบ ถึงแม้จะมีรูปแบบการจัดเรียงเป็นจำนวนมาก แต่ทุกรูปแบบสามารถแก้ได้ภายในการบิด 20 ครั้งหรือน้อยกว่า
== การแข่งขันและสถิติ ==
มีการจัดการแข่งขันการปั่นลูกบาศก์ (speedcubing) เพื่อหาผู้ที่สามารถแก้ปัญหาลูกบาศก์ของรูบิกได้เร็วที่สุด การแข่งขันครั้งแรกจัดขึ้นที่กรุงบูดาเปสต์ ในวันที่ 5 มิถุนายน ค.ศ. 1982 ผู้ชนะเลิศการแข่งขันในครั้งนั้นคือ มิน ไท (Minh Thai) นักศึกษาชาวเวียดนามจากนครลอสแอนเจลิส โดยใช้เวลา 22.95 วินาที
สถิติโลกอย่างเป็นทางการที่ยอมรับโดยสมาคมลูกบาศก์โลก (World Cube Association) ซึ่งเป็นองค์กรควบคุมการจัดการแข่งขันและสถิติ สถิติการแก้ลูกบาศก์ของรูบิกได้เร็วที่สุดอย่างเป็นทางการในปัจจุบันคือ 3.47 วินาที โดย Yusheng Du ในการแข่งขัน Wuhu Open 2018 ส่วนสถิติในเวลาเฉลี่ย 5 ครั้ง คือ 5.53 วินาที โดย Feliks Zemdegs ในการแข่งขัน Odd Day in Sydney 2019
สถิติการแก้ลูกบาศก์ของรูบิกด้วยมือเดียว (one-handed) ได้เร็วที่สุดอย่างเป็นทางการในปัจจุบันคือ 6.82 วินาที โดย Max Park ในการแข่งขัน Bay Area Speedcubin' 20 2019 ส่วนสถิติในเวลาเฉลี่ย 5 ครั้ง คือ 9.42 วินาที โดย Max Park ในการแข่งขัน Berkeley Summer 2018
สถิติการแก้ลูกบาศก์ของรูบิกโดยปิดตาแก้ (blindfolded) ได้เร็วที่สุดอย่างเป็นทางการในปัจจุบันคือ 15.50 วินาที โดย Max Hilliard ในการแข่งขัน CubingUSA Nationals 2019 ส่วนสถิติในเวลาเฉลี่ย 3 ครั้ง คือ 18.18 วินาที โดย Jeff Park ในการแข่งขัน OU Winter 2019
สถิติการแก้ลูกบาศก์ของรูบิกโดยปิดตาแก้เป็นจำนวนหลายลูก (multi-blind) อย่างเป็นทางการในปัจจุบันคือ ปิดตาเล่นเป็นจำนวน 59/60 ลูกและทำเวลาไปได้ 59:46 นาที โดย Graham Siggins ในการแข่งขัน OSU Blind Weekend 2019
สถิติการแก้ลูกบาศก์ของรูบิกด้วยเท้าได้เร็วที่สุดอย่างเป็นทางการในปัจจุบันคือ 15.56 วินาที โดย Mohammed Aiman Koli ในการแข่งขัน VJTI Mumbai Cube Open 2019 ส่วนสถิติในเวลาเฉลี่ย 5 ครั้ง คือ 19.90 วินาที โดย Lim Hung ในการแข่งขัน Medan 10th Anniversary 2019
สถิติการแก้ลูกบาศก์ของรูบิกโดยการใช้จำนวนครั้งในการบิดให้น้อยที่สุด (fewest moves) อย่างเป็นทางการในปัจจุบันคือ บิด 16 ครั้ง โดย Sebastiano Tronto ในการแข่งขัน FMC 2019
นอกจากนี้ยังมีสถิติอื่นที่ไม่เป็นทางการที่ใช้เวลาน้อยกว่านี้ แต่เนื่องจากไม่ได้มีการจัดการแข่งขันและจับเวลาที่เป็นมาตรฐาน ดังนั้นมีเพียงสถิติที่ได้รับการรับรองจากสมาคมลูกบาศก์โลกเท่านั้น ที่ได้รับการยอมรับโดยทั่วไป
ในปี ค.ศ. 2004 สมาคมลูกบาศก์โลกได้จัดทำมาตรฐานใหม่โดยใช้อุปกรณ์จับเวลาที่เรียกว่า นาฬิกาจับเวลาสแต็กแมต'' (StackMat timer)
ค.ศ. 2007 คาวาซากิเฮฟวีอินดรัสทรีส์ (Kawasaki Heavy Industries) ผู้ผลิตเครื่องจักรของญี่ปุ่น โชว์ตัวหุ่นยนต์ชื่อ "Cube-kun" ที่มีความสามารถการเล่นรูบิกได้อย่างรวดเร็ว 
=== การแข่งขันในประเทศไทย ===
ในประเทศไทยมีการแข่งขันอย่างเป็นทางการครั้งแรกที่จัดโดยสมาคมลูกบาศก์โลก คืองาน NSM Thailand 2009 ผู้ชนะในการแข่งขันครั้งนั้นคือ ปิติ พิเชษฐพันธ์ ทำเวลาเฉลี่ยไว้ที่ 12.43 วินาที นับว่าเป็นสถิติแรกของประเทศไทย นอกจากนี้ประเทศไทยยังได้รับเกียรติในการเป็นเจ้าภาพจัดงานแข่งขันชิงแชมป์เอเชีย (Asian Championship) ในปี 2010 และงานแข่งขันชิงแชมป์โลก World Championship ในปี 2011 สถิติของประเทศไทยอย่างเป็นทางการในปัจจุบันคือ 5.50 วินาที ณัฐภัทร จี มาทานี ในการแข่งขัน THC 2017 ส่วนสถิติในเวลาเฉลี่ย 5 ครั้ง คือ 7.42 วินาที เอเชีย กรวิทยโยธิน ในการแข่งขัน Singapore Cube Championship 2019
== ของเล่นที่เกี่ยวข้อง ==


ของเล่นทรงลูกบาศก์ :
* ลูกบาศก์พกพา (Pocket cube) ขนาด 2×2×2
* การล้างแค้นของรูบิก (Rubik's Revenge) ขนาด 4×4×4
* ลูกบาศก์ศาสตราจารย์ (Professor's Cube) หรือรูบิกเซียน ขนาด 5×5×5 เหมาะสำหรับผู้ที่เล่นรูบิกอย่างชำนาญแล้ว
* วี-คิวบ์ 6 (V-Cube 6) ขนาด 6x6x6
* วี-คิวบ์ 7 (V-Cube 7) ขนาด 7x7x7
* สแควร์-วัน (Square-1)
* สกิวบ์ (Skewb)
ของเล่นทรงสี่หน้า (Tetrehedron) :
* พีรามิงส์ (Pyraminx)
ของเล่นทรงสิบสองหน้า (Dodecahedron) :
* เมกะมิงส์ (Megaminx)
ของเล่นทรงนาฬิกา :
* นาฬิกาของรูบิก (Rubik's Clock)
== อ้างอิง ==
ปริศนากล
เกมคณิตศาสตร์
ของเล่น