Cos’è il cubo di Rubik e chi l’ha inventato?
Hai in mano un cubo di Rubik e ti chiedi chi l’ha inventato, che cosa c’è dentro o perché non si smonta quando lo giri. Il cubo di Rubik è un rompicapo meccanico con sei facce colorate i cui strati ruotano. Molti lo chiamano anche cubo magico.
Ecco la sua storia, i suoi pezzi e come funziona all’interno. Per imparare a risolverlo c’è una guida a parte.
Il cubo di Rubik è un rompicapo che ruota
Il cubo di Rubik classico ha sei facce e ogni faccia è divisa in 3×3 quadratini. Tutti gli strati si possono girare. Quando il cubo è risolto, ogni faccia ha un solo colore; bastano poche mosse per mescolare i colori, e la sfida è riportare il cubo allo stato iniziale.
La cosa curiosa è che il cubo non si smonta anche se tutti i pezzi si muovono. Non c’è un asse che attraversa tutti i pezzi, e il cubo di Rubik originale non ha nemmeno magneti che li tengano insieme. Solo i centri sono avvitati al nucleo; gli altri pezzi si incastrano in modo da sostenersi a vicenda. La vera invenzione è proprio questo meccanismo.
Un cubo standard misura circa 57 mm di lato. Il nome internazionale, Rubik’s Cube, viene dal suo inventore, Ernő Rubik.
Ernő Rubik ha inventato il cubo a Budapest
Ernő Rubik è nato il 13 luglio 1944 a Budapest, in Ungheria. Era scultore e architetto, e a metà degli anni Settanta insegnava architettura d’interni alla Scuola superiore di arti applicate di Budapest. Si legge spesso che costruì il cubo per insegnare ai suoi studenti a pensare in tre dimensioni. Rubik raccontò poi che gli interessava un problema di costruzione: come si fa un oggetto i cui pezzi si muovono separatamente senza che si smonti?
1974, il primo cubo
Nel 1974 Rubik costruì il primo modello in poche settimane, ancora di legno. Capì di aver inventato un rompicapo quando lo mescolò e non riuscì più a rimettere i colori al loro posto. Secondo i suoi ricordi, gli servì circa un mese per risolvere il suo cubo per la prima volta.
Dal 1975 al 1977, il brevetto e i primi negozi
Il 30 gennaio 1975 Rubik chiese in Ungheria il brevetto del suo «cubo magico», lo stesso nome popolare che si usa ancora oggi in italiano. Il brevetto ungherese ha il numero HU170062. Alla fine del 1977 i primi cubi arrivarono nei negozi di giocattoli di Budapest, all’inizio in piccole quantità.
1979 e 1980, il salto nel resto del mondo
Nel febbraio 1979 l’imprenditore Tibor Laczi portò un cubo alla fiera del giocattolo di Norimberga. Lì lo vide l’inventore di giochi Tom Kremer, e nel settembre 1979 fu firmato un contratto con l’azienda americana di giocattoli Ideal Toy. Ideal voleva un nome proprio da poter tutelare: si pensò a nomi come «Nodo gordiano» o «Oro degli Inca», e nel 1980 il cubo prese il nome del suo inventore, Rubik’s Cube. All’inizio del 1980 fu presentato alle fiere del giocattolo di Londra, Parigi, Norimberga e New York.
La febbre del cubo negli anni Ottanta
Poi arrivò una moda mondiale: libri di soluzioni che restavano per mesi in classifica, programmi televisivi e perfino una serie di cartoni animati. Il primo campionato del mondo ufficiale si svolse il 5 giugno 1982 a Budapest e lo vinse l’americano Minh Thai con 22,95 secondi. Dal 1982 l’interesse calò con la stessa rapidità con cui era cresciuto.
Il ritorno delle gare e la WCA
Alla fine degli anni Novanta una nuova generazione riscoprì il cubo su internet. Nei forum e sui siti si scambiavano metodi di soluzione, soprattutto quello che oggi si chiama CFOP o metodo Fridrich. Nel 2003 si tenne di nuovo un campionato del mondo a Toronto, e da lì nacque nel 2004 l’associazione mondiale del cubo (WCA, dalla sigla inglese), che ancora oggi organizza le gare ufficiali e tiene gli elenchi dei record. Dall’inizio del 2021 il marchio Rubik’s appartiene all’azienda canadese di giocattoli Spin Master.
I tempi più veloci di oggi e la storia dei primati sono nella pagina sul record del cubo di Rubik.
C’erano cubi prima di quello di Rubik?
Sì, almeno due. L’americano Larry D. Nichols ottenne nel 1972 un brevetto negli Stati Uniti per un cubo 2×2×2 i cui pezzi erano tenuti insieme da magneti. In Giappone Terutoshi Ishigi brevettò nel 1976 un meccanismo molto simile a quello di Rubik. Sono considerate invenzioni indipendenti, ma solo il cubo di Rubik ha fatto il giro del mondo.
Il cubo ha 26 pezzi e un nucleo
Visto da fuori, il cubo sembra fatto di 27 cubetti. In realtà un cubo di Rubik 3×3 ha 26 pezzi visibili e un nucleo al centro che non vedi mai:
- 6 centri, ciascuno di un solo colore. Sono avvitati al nucleo e non cambiano mai posto tra loro.
- 12 spigoli, ciascuno con due colori. Stanno tra due angoli.
- 8 angoli, ciascuno con tre colori.
- Il nucleo, una croce a sei bracci. I centri sono fissati a questi bracci con una vite e una molla.
In tutto sono 6 + 12 + 8 = 26 pezzi. All’interno gli spigoli e gli angoli hanno dei piedini che si infilano sotto i pezzi vicini. Così il cubo resta intero comunque lo giri.
Per risolvere il cubo non serve smontarlo. Un cubo smontato e rimontato a caso quasi mai si può risolvere.
Ci sono 54 quadratini ma non 54 pezzi
La superficie del cubo ha 54 quadratini colorati: 6 sui centri, 24 sui 12 spigoli e 24 sugli 8 angoli, cioè 6 + 24 + 24 = 54 quadratini. I pezzi invece sono 26: un angolo porta tre quadratini e uno spigolo due.
Un quadratino non si stacca mai dal suo pezzo. Quando un angolo si sposta, i suoi tre quadratini si muovono insieme. Per questo il cubo si risolve pezzo per pezzo e non quadratino per quadratino. Un pezzo è al suo posto quando ognuno dei suoi colori coincide con il centro vicino. Ogni faccia ha 4 quadratini d’angolo, 4 quadratini di spigolo e 1 quadratino di centro.
I centri non cambiano mai posto tra loro
Quando giri una faccia, il suo centro ruota soltanto su sé stesso. Siccome i centri sono fissati al nucleo, nessuna rotazione di una faccia può spostarli altrove. Se giri lo strato di mezzo, i centri si spostano, ma tutti e quattro insieme e nello stesso ordine. Il risultato è lo stesso che otterresti ruotando tutto il cubo in mano.
Ne seguono due cose. La prima: è il centro a decidere di che colore sarà ogni faccia alla fine. La seconda: i colori opposti restano sempre opposti, quindi il bianco è sempre di fronte al giallo.
Lo schema dei colori standard
Oggi quasi tutti i cubi usano lo stesso schema di colori, quello dei cubi ufficiali dal 1988: il bianco di fronte al giallo, il blu di fronte al verde e il rosso di fronte all’arancione. Se tieni il cubo con il bianco sopra e il verde davanti, il rosso sta a destra e l’arancione a sinistra. La guida come risolvere il cubo di Rubik parte dalla faccia bianca e finisce con quella gialla.
Se il tuo cubo ha un altro ordine dei colori, la guida ai colori del cubo di Rubik ti aiuta a riconoscere la differenza.
Il cubo ha 43 miliardi di miliardi di posizioni
Un cubo di Rubik 3×3 ha esattamente
43.252.003.274.489.856.000
posizioni diverse, e solo una è il cubo risolto. Si legge «quarantatré trilioni duecentocinquantadue biliardi tre bilioni duecentosettantaquattro miliardi quattrocentottantanove milioni ottocentocinquantaseimila». In italiano un bilione è mille miliardi (10¹²) e un trilione è un milione di bilioni (10¹⁸). Nel parlato si dice più semplicemente che sono circa 43 miliardi di miliardi, cioè 4,3 · 10¹⁹.
Da dove viene questo numero?
- La posizione degli angoli: gli 8 angoli si possono ordinare in 40.320 modi (8 fattoriale: 8 × 7 × 6 × … × 1).
- L’orientamento degli angoli: ogni angolo può essere girato in 3 modi. L’orientamento dell’ultimo dipende dagli altri sette, quindi sono 3⁷ = 2.187.
- La posizione degli spigoli: 479.001.600 disposizioni (12 fattoriale).
- L’orientamento degli spigoli: ogni spigolo può essere dritto o capovolto. Anche qui l’ultimo dipende dagli altri, quindi sono 2¹¹ = 2.048.
- Diviso per 2: girando gli strati non puoi mai scambiare soltanto due pezzi. Per questo metà delle disposizioni non si può raggiungere.
40.320 × 3⁷ × 479.001.600 × 2¹¹ / 2 = 43.252.003.274.489.856.000. Se smonti il cubo e lo rimonti a caso, le posizioni diventano dodici volte tante, e solo una su dodici si può risolvere. Per questo un cubo rimontato a caso quasi mai ha una soluzione.
Quanto è grande questo numero?
- Se provassi una posizione nuova ogni secondo, ti servirebbero circa 1.400 miliardi di anni. Sono circa cento volte l’età dell’universo.
- Se impilassi un cubo di 57 mm per ogni posizione, la torre sarebbe alta circa 260 anni luce.
Ogni posizione si risolve in 20 mosse o meno
Nel luglio 2010 Tomas Rokicki, Herbert Kociemba, Morley Davidson e John Dethridge hanno dimostrato, con calcoli eseguiti sui computer di Google, che ogni posizione si può risolvere in 20 mosse o meno. Qui un mezzo giro come R2 conta come una sola mossa. Questo numero si chiama «numero di Dio». Se si contano solo i quarti di giro, il limite è di 26 mosse, come si è dimostrato nel 2014. Una delle posizioni che richiedono davvero 20 mosse è il «superflip», con tutti gli spigoli al loro posto ma capovolti.
Questo limite non è un metodo: ogni posizione ha la sua soluzione più corta. La pagina sul cubo di Rubik in 20 mosse spiega che cosa significa e come il computer trova una soluzione breve. Il risolutore del cubo di Rubik usa l’algoritmo a due fasi di Herbert Kociemba e ti dà per il tuo cubo una soluzione valida di al massimo 22 mosse. Il numero esatto lo vedi dopo il calcolo.
Il 3×3 non è l’unico cubo di Rubik
Il 3×3 classico è solo l’inizio. Già negli anni Ottanta si vendevano il 2×2, il 4×4 e il 5×5. Poi ci sono rompicapi come il Pyraminx a forma di piramide, il Megaminx a dodici facce, lo Skewb, che ruota sugli angoli, e il cubo specchio, che ha forme al posto dei colori. Nella pagina sui tipi di cubi di Rubik scopri quale fa per te.
Impara a risolvere il cubo di Rubik
Non serve essere un genio. Il metodo per principianti risolve il cubo strato per strato e chiede solo poche sequenze brevi. Da dove partire dipende da quello che vuoi:
- Come risolvere il cubo di Rubik: il metodo per principianti spiegato passo per passo, con i disegni.
- Notazione del cubo di Rubik: che cosa significano lettere come R, U e F.
- Cubo di Rubik per bambini: spiegazioni più semplici e sessioni brevi.
- Risolutore del cubo di Rubik: inserisci i colori o inquadrali con la fotocamera e segui la soluzione mossa per mossa.
- Metodo Fridrich: per risolverlo più in fretta quando il metodo per principianti non ha più segreti.
Domande frequenti sul cubo di Rubik
Chi ha inventato il cubo di Rubik?
Il cubo di Rubik l’ha inventato Ernő Rubik, scultore, architetto e docente alla Scuola superiore di arti applicate di Budapest. Per questo il nome internazionale, Rubik’s Cube, porta il suo cognome.
Dove è nato Ernő Rubik?
Ernő Rubik è nato il 13 luglio 1944 a Budapest, la capitale dell’Ungheria. A Budapest ha costruito anche il suo primo cubo, e lì si è svolto nel 1982 il primo campionato del mondo.
Quando è stato inventato il cubo di Rubik?
Ernő Rubik costruì il primo modello nel 1974 a Budapest. Chiese il brevetto ungherese nel gennaio 1975. Il cubo si vendeva in Ungheria dalla fine del 1977 e nel resto del mondo dal 1980.
Che cos’è il cubo di Rubik?
È un rompicapo meccanico a forma di cubo: sei facce colorate, ognuna con 3×3 quadratini, e strati che girano. Lo scopo è riportare il cubo mescolato allo stato iniziale, con ogni faccia di un solo colore.
Quanti pezzi ha il cubo di Rubik 3×3?
Il cubo di Rubik classico 3×3 ha 26 pezzi visibili: 6 centri, 12 spigoli e 8 angoli. All’interno ha anche un nucleo a sei bracci a cui sono avvitati i centri.
Quante facce e quanti quadratini ha il cubo di Rubik?
Il cubo ha 6 facce e in tutto 54 quadratini colorati, 9 su ogni faccia. Il numero dei quadratini non è quello dei pezzi: un angolo porta tre quadratini, uno spigolo due e un centro uno.
Quante combinazioni ha il cubo di Rubik?
Un cubo 3×3 ha 43.252.003.274.489.856.000 posizioni diverse, circa 43 miliardi di miliardi. Solo una è il cubo risolto.
Quali colori sono opposti nel cubo di Rubik?
Nello schema standard il bianco è di fronte al giallo, il blu di fronte al verde e il rosso di fronte all’arancione. Siccome i centri non cambiano posto tra loro, quest’ordine resta anche quando il cubo è mescolato.
Qual è il numero minimo di mosse per risolvere il cubo di Rubik?
Ogni posizione si può risolvere in 20 mosse o meno, se un mezzo giro come R2 conta come una mossa. È stato dimostrato nel 2010 con l’aiuto dei computer. A mano, con il metodo per principianti, di solito fai tra 100 e 150 mosse.
Fonti: brevetto ungherese HU170062 (depositato il 30 gennaio 1975); per il limite di 20 mosse, i risultati di Rokicki, Kociemba, Davidson e Dethridge (cube20.org); per i campionati e la WCA, gli archivi ufficiali della WCA (worldcubeassociation.org). Il numero delle posizioni viene dal calcolo 8 fattoriale × 3⁷ × 12 fattoriale × 2¹¹ / 2.