[第1课]
魔方的文化内涵
主题:本讲先解读2010年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,从5000年前的洛书演化到1974年的鲁毕克魔方。
[第3课]
魔方的复位
主题:本讲通过操作魔方再次解读了2010年关于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,用“牛郎和织女”等有关故事隐喻操作序列,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4课]
魔方转动的数学描述
主题:本讲以三阶魔方为例,展示了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。日常生活中经常会遇到这样的问题,我们很容易从镜子里认出自己,但当我们从镜子里读书时,却感觉那些文字很陌生,用数学来描述魔方转动会遇到同样的问题。
[第5课]
数学模型和程序设计
主题:前半部分描述N阶魔方及其编程思路,后半部分是有关魔方和群论的回顾与展望。卞和献玉、伽罗华发表群论和谢赫特曼发现准晶体,都重复着类似的故事。早在1939年就有人触摸到了准晶体,但是直到1984年才被谢赫特曼所认识。谢赫特曼能认识准晶体靠的是群论,魔方是群论的“代言人”,本讲还展示了化学家鲍林梦寐以求的多重孪晶模型的三维动画。