【影響世界的專利】魔方

魔方

魔方

魔方，一個可手握的正方形彩色物體，每個面由9個小方塊組成，同一面的每個小方塊上涂有同一種顏色，一共是6種顏色。它可以在每個面的軸向上分為三層，每一層都可以自由轉動，通過圍繞3個軸向的層層轉動改變小方塊在正方體上的位置，形成不同形式的彩色圖案組合。圖案一旦打亂，恢復立方體各面一色的原狀，卻非易事。上世紀八十年代，這種玩具曾一度風靡全球，無數人為玩此物而廢寢忘食，仿佛著了魔。魔方由此而得名，至今仍是很多家庭必備的智力玩具。實際上，它的商品名為魯比克方塊，它的發明人是匈牙利的艾爾諾.魯比克（ERNO RUBIK）。

魯比克，1944年7月13日生於匈牙利的布達佩斯，其父是布達佩斯ESZTERGOM飛機廠工程師，從事滑翔機設計。他1967年畢業於布達佩斯理工大學建筑學專業，然后，攻讀雕刻和內部設計研究生，1971至1975年從事建筑師工作，其后，成為布達佩斯應用藝術學院的教授。他喜歡在自己的房間裡擺弄幾何紙板和木制模型。1974年春，他拿一些木塊，並用可伸縮彈簧把它們組合在一起，並開始擰轉。在擰的過程中，看到立方體小方塊位置相互變化，把他迷住了。然后，他在每個面的9個小方塊上貼上相同顏色紙，6個面分別用6個顏色紙，並再次擰轉。他喜歡不同顏色圖案的變化，隨之發現，他擰轉不到它開始的狀態了。

為了數學計算和找到顏色復原的思路，他整整花了一個月的時間。求解后，他自豪地展示給他母親看﹔他母親非常高興，並囑咐他，再不要這樣辛苦地工作了。最終產品是包括由萬向聯接機構結合起來的小方塊組成的立方體。據計算，擰轉這個魔方所有可能的圖案構成多於4.3×1019種。也就是，世界上每個人每秒鐘擰一次，每次不同圖案，花三個世紀，其中，才會出現一次正確結果。那麼，怎麼將打亂的魔方通過轉動盡快恢復成六面成單一顏色，成為千千萬萬玩家的痴迷目標。

德魯克就該立方體玩具於1975年1月30日向匈牙利專利局提交了專利申請，並於1977年12月31日被授予了專利權。專利號為170062。下面結合附圖簡要說明該專利所揭示的立方體玩具。圖1為立方體透視圖，每個面由9個小方塊組成，同一面的每個小方塊涂有同一種顏色，一共是6種顏色。它在每個面的軸（X、Y、Z軸）向上分為三層。圖2、3、4分別展示了立方體可分別圍繞X、Y、Z軸層層分別轉動改變小方塊在正方體上的位置。圖5為內小方塊2，該小方塊每面固定有軸3，該軸設有內彈簧4﹔圖6為一面有色的中心小方塊（有6塊），它上部為立方體5，前端為邊長為A的柱面，后端為圓弧凹體，下部方柱6，方柱內設有空心柱，該空心柱與圖5的軸相配合，使圖6中心小方塊和圖5帶軸的內小方塊2可軸向有彈性固定相連。圖7為兩面有色的邊緣小方塊（有12塊），由邊長為A的柱體7和帶圓弧的凸體8構成。圖8為三面有色的邊角小方塊（有8塊），由邊長為A的柱體9和帶圓弧的凸體10構成。通過邊角小方塊的凸體10，邊緣小方塊凸體8與中心小方塊上部立方體5的后端凹體相配合，使中心小方塊旋轉時能帶著同一面的邊緣小方塊和邊角小方塊一起旋轉。立方體材料可用諸如木塊、塑料之類的材料制作。該專利既揭示了三層立方體玩具，也揭示了二層立方體玩具。

當初，魯比克教授發明魔方是作為一種幫助學生增強空間思維能力的教學工具，然后在發明過程中他發現該發明也是玩味無窮的智力游戲玩具。事實上，在商業推銷中，開始很不順利，在申請專利后，他把他的創意委托給了布達佩斯一家小玩具公司去實施，產品在匈牙利銷售狀況並不好。轉機出現在1978年11月，一個很喜歡數學的名叫TIBOR LACZI的匈牙利海外移民偶然在一家小咖啡館，見到一名服務員沉迷地玩著魔方，深深地被吸引了，花了一美元從服務員那裡將魔方買下。LACZI還熱情地幫魯比克向海外推銷該產品，他與KOMSUMEX國家貿易公司洽談，希望他們將產品推銷到西方去，但是公司告訴他在貿易博覽會上沒有什麼成效。他卻堅持認為，問題出在公司僅把魔方放在貨架上，而沒有去演示它。LACZI參加了德國紐倫堡貿易博覽會，邊擰轉魔方，邊來回走動，把魔方不時地變回原來的顏色。在這過程中，引起了一位英國玩具商TOM KREMER的興趣，並且幫助他從IDEAL TOY玩具公司取得了一百萬個魔方的訂單。1982年，在匈牙利首都布達佩斯舉辦了第一屆世界魔方錦標賽，一個來自美國的大學生，以22.95秒把魔方的所有面恢復成最初的狀態，獲得了冠軍。

生意火了，知識產權保護出了問題，海外市場大量流失。魯比克在匈牙利申請專利后，由於沒有在12個月內在國外申請專利，失去了在國外申請專利的機會﹔產品僅是在美國和英國通過注冊商標獲得“Rubik’s Cube?”商標保護。更糟糕的是，這麼好的玩具反倒引出了專利侵權官司。美國馬薩諸塞州化學家LARRY NICHOLS已經在1972年取得了類似魔方專利（但 他的是通過磁體組合在一起的），專利號為US3655201。包括IDEAL TOY在內的玩具公司為此對生產魔方玩具失去興趣。NICHOLS在1984年贏了侵權訴訟。已銷售的1億多個魔方中，至少一半是仿造的。由於沒有專利保護，不用注冊商標而低價銷售魔方也時有發生，原有生產廠家也失去生產熱情。

魔方被視為匈牙利人的驕傲、民族智力創造的代表。發明人艾爾諾.魯比克則是匈牙利人的偶像。據報道，全世界已售出5億個魔方，全球平均每7個人就有一人玩過魔方，每年約有150多場大大小小的魔方比賽。魯比克工作室開設了匈牙利的魔方官方網站，介紹有關魔方的知識，提供論壇、發布賽訊等。2014年4月，魔方將會迎來40歲的生日，匈牙利政府將舉辦一系列活動為魔方慶生，還會在布達佩斯多瑙河畔興建一座大型的魔方造型建筑，作為發明創造博物館。 （陳仲華）

參見資料：

1. wikipedia/Erno Rubik

2. Inventing the 20th Century

發明人： 艾爾諾.魯比克

ERNO RUBIK，出生於1944年7月13日，匈牙利籍發明家、雕刻家和建筑學教授。1967年，畢業於布達佩斯理工大學建筑學專業，而后攻讀雕刻和內部設計研究生。1971至1975年從事建筑師工作，之后成為布達佩斯應用藝術學院的教授。1974年，他發明了魔方，被譽為“魔方之父”。此外，魯比克360、魔板、魔表、魔尺等有趣的智力玩具也都出自他手。