Zauberwürfel

mini|alt=Zauberwürfel in Grundstellung|Zauberwürfel in Grundstellung mini|Zauberwürfel mit teilweise gedrehter Seite mini|Bewegung des Zauberwürfels

Der Zauberwürfel ist ein Drehpuzzle, das 1974 vom ungarischen Bauingenieur und Architekten Ernő Rubik konstruiert wurde. 1980 wurde es mit dem Sonderpreis Bestes Solitärspiel des Kritikerpreises Spiel des Jahres ausgezeichnet. Er erfreute sich insbesondere Anfang der 1980er Jahre großer Beliebtheit; die Speedcubing-Community wächst seit den 2000er Jahren stetig. Der Markenname Rubik’s Cube wird umgangssprachlich vielfach als Gattungsbegriff genutzt. Der verwendete Begriff Zauberwürfel hat sich in der deutschen Sprache heutzutage als generische Bezeichnung für diese Art von Drehpuzzles durchgesetzt, ohne speziell auf den original Rubik’s Cube hinzuweisen.

Beschreibung Bei einem Zauberwürfel in Standardgröße handelt es sich um einen Würfel mit einer Kantenlänge von 57 Millimeter, gemessen an den Mittelachsen. Es gibt allerdings auch größere oder kleinere Varianten wie mit einer Kantenlänge von 54,4 Millimeter. Der Würfel ist in der Höhe, Breite und Tiefe in jeweils drei Lagen unterteilt, die sich durch 90-Grad-Drehungen um ihre jeweilige Raumachse drehen lassen. Dadurch können Position und Lage von 20 der insgesamt 26 Steine (die Mittelsteine sind fest verbaut) fast beliebig verändert werden. Auf die nach außen sichtbaren Flächen der Steine sind kleine Farbflächen geklebt oder die Steine selbst sind gefärbt. In der Grundstellung sind die Steine so geordnet, dass jede Seite des Würfels eine einheitliche, aber von Seite zu Seite andere Farbe hat. Der Standardwürfel ist in der Grundfarbe schwarz und die Farbgebung der Flächen entspricht Weiß gegenüber von Gelb, Blau gegenüber von Grün und Rot gegenüber von Orange. Die Orientierung der Farben beim Betrachten des weiß-blau-roten Ecksteins entspricht Weiß oben, Blau rechts und Rot links. Bei einem Würfel in der Grundfarbe Weiß wird die weiße Fläche oftmals durch eine schwarze getauscht.

Ziel ist es für gewöhnlich, den Würfel wieder in seine Grundstellung zurückzubewegen, nachdem die Seiten in eine zufällige Stellung gedreht wurden. Auf den ersten Blick erscheint diese Aufgabe außerordentlich schwierig, jedoch wurden schon frühzeitig Strategien entwickelt, deren Kenntnis eine relativ leichte und schnelle Problemlösung ermöglicht.

Aufbau und Komponenten Der Zauberwürfel hat insgesamt 26 einzelne Steine: Mittelstein: Die sechs Steine in der Mitte der Würfelflächen sitzen auf dem Achsenkreuz im Inneren des Würfels und daher zueinander konstruktionsbedingt immer in derselben relativen Lage. Die Farbe des Mittelsteines bestimmt, welche anderen Steine auf diese Seite gehören und welche Orientierung sie haben müssen. Mittelsteine sind einfarbig. Kantenstein: Die zwölf Kantensteine verbinden je zwei angrenzende Flächen und werden von den Mittelsteinen der beiden Flächen gehalten. Kantensteine haben zwei Farben. Eckstein: Die acht Ecksteine verbinden je drei angrenzende Flächen in den Ecken. Sie werden von den drei benachbarten Kantensteinen in Position gehalten und haben jeweils drei Farben. Bei Speedcubes sind oft Magnete in den Ecken und Kanten verbaut, um dem Würfel eine bessere Stabilität zu geben und ein besseres Drehgefühl zu gewährleisten.

Geschichte In der Sendung Der große Preis erklärte der Erfinder, er habe durch ein dreidimensionales Geduldsspiel seinen Studenten eine Möglichkeit geben wollen, ihr räumliches Denkvermögen zu trainieren, als ihm auffiel, dass sie von der Schule schlechte Geometrie-Kenntnisse mitbrachten. Schon früher brachte Rubik seine Interessen für Bildhauerei, Gestaltung und Geometrie miteinander in Einklang und bastelte phantasievolle, dreidimensionale Holzfiguren.

Innerhalb weniger Wochen im Jahre 1974 konstruierte Rubik den ersten Zauberwürfel, der aus 27 kleinen Holzblöcken bestand. Um die Bewegung der Steine zu ermöglichen, experimentierte er zunächst mit elastischen Bändern, die jedoch zu leicht rissen. Schließlich kam er auf die Idee, in den Prototyp ein Mittelstück, eine Art Stern aus drei sich kreuzenden Achsen, zu integrieren. Die Kanten und Eckstücke ordnete er so an, dass sie um das Würfelzentrum verschoben werden konnten. Schließlich beklebte Rubik jede Seite der kleinen Würfel mit Papier in verschiedenen Farben und stellte so das Lehrmittel für seine Studenten fertig. Doch als er an dem Würfel zu drehen begann, bekam er plötzlich Probleme, den ursprünglichen Zustand wiederherzustellen. Rubik sagte später: „Es war wie ein Geheimcode, den ich selbst erfunden hatte, aber nicht mehr entschlüsseln konnte!“ Als er seinen Würfel wieder geordnet hatte, empfand er ein Gefühl der Freiheit. Da begriff Rubik, dass in seiner Erfindung viel mehr steckte als nur ein Lehrmittel. Recherchen ergaben, dass es noch kein ähnliches Spielzeug auf der Welt gab.

Nachdem Rubik für den Würfel am 28. Oktober 1976 das ungarische Patent Nr. 170062 erteilt worden war, hielt der Würfel im Dezember 1977 Einzug in die „kapitalistische Welt“, als ein Exemplar des Würfels der in Großbritannien ansässigen Firma Pentangle zugesandt wurde. Dieses Unternehmen erwarb daraufhin die Lizenz zum Vertrieb des Würfels in Großbritannien. Die Regierung in Ungarn vergab allerdings 1979 die weltweiten Verkaufsrechte für den Würfel an den US-amerikanischen Hersteller Ideal Toy Corporation (in Europa auch unter Arxon bekannt). Darin waren vertragswidrig auch die Rechte für das Vereinigte Königreich enthalten. Ideal Toy Corporation erlaubte Pentangle den Verkauf des Würfels an Geschenk-, aber nicht an Spielzeuggeschäfte. Anfangs machte Rubiks Idee unter Wissenschaftlern die Runde. Auf einem internationalen Mathematik-Kongress in Helsinki drehten Professoren stundenlang an ihrem Spielzeug herum. 1979 wurde der „Rubik’s Cube“ auf der Spielwarenmesse in Nürnberg vorgestellt. Ab dem 2. Juni 1980 war er in der Bundesrepublik im Verkauf erhältlich.

1981 erreichte die Nachfrage nach dem mechanischen Geduldsspiel ihren Höhepunkt. Ideal Toy Corporation konnte die Nachfrage nicht befriedigen, was es fernöstlichen Billigprodukten ermöglichte, den Markt zu überschwemmen. Insgesamt wurden wohl etwa 160 Millionen Würfel allein bis zum Höhepunkt des Booms verkauft. Anfang 1982 allerdings brach die Nachfrage für den Würfel ein und mit ihr auch die Nachfrage nach vielen anderen Geduldsspielen.

Ernő Rubik war nicht der Erste, der sich mit dem Thema eines Spiels dieser Art beschäftigte. Schon 1957 entwickelte der Chemiker Larry D. Nichols einen ähnlichen Würfel, der allerdings nur aus 2 × 2 × 2 Teilen bestand und durch Magnete zusammengehalten wurde. Er ließ seinen Entwurf 1972 patentieren. 1984 gewann Nichols eine Patentklage gegen das Unternehmen, das den Rubik’s Cube in den USA vertrieb. Allerdings wurde dieses Urteil 1986 teilweise aufgehoben, sodass es nur noch den 2 × 2 × 2 großen , engl. ‚Taschenwürfel‘, betraf.Gerichtsurteil zur Patentverletzung auf digital-law-online.info

Auf der CeBIT 2009 wurde auch eine digitale Version des Würfels vorgestellt, die mit Leuchtdioden und Touchfeldern ausgestattet war.

Der deutsche Spielzeughersteller Simba Toys beantragte im November 2006 die Markenlöschung für die diesbezügliche europäische 3D-Marke.Gemeinschaftsmarke Nr. 162784, eingetragen am 6. April 1999. Nichtigkeitsabteilung und Beschwerdekammer des vormaligen HABM verwarfen den Antrag jeweils als eindeutig unbegründet; das erstinstanzliche Gericht der Europäischen Union (EuG) bestätigte diese Entscheidung 2014.EuG, Urteil vom 25. November 2014 – T-450/09 = GRUR-Prax 2014, 546. Mit Urteil vom 10. November 2016EuGH, Urteil vom 10. November 2016 – C-30/15 P = GRUR 2017, 66 – Simba Toys/EUIPO [Rubik’s Cube]. hob der Europäische Gerichtshof (EuGH) die Entscheidungen der Beschwerdekammer und des EuG zur erneuten Entscheidung auf. Die Entscheidung des EuGH bescheinigt dabei dem Löschungsantrag, dass für ihn gute Gründe sprächen, die die Vorinstanzen nicht berücksichtigt haben; eine Löschung wurde erwartet.Annette Kur: „Rubik’s Cube – Würfelzauber am Ende?“. In: GRUR 2017, S. 134–141. Am 24. Oktober 2019 entschied das Gericht der Europäischen Union (EuG) erneut und erklärte die 3D-Unionsmarke „Rubik’s Cube“ für nichtig.EuG, Urteil vom 24. Oktober 2019 – T-601/17 – Rubik’s Brand / EUIPO Das EuG stellte dabei fest, dass diese Form nie als Unionsmarke hätte eingetragen werden dürfen, da die wesentlichen Merkmale dieser Form zur Erreichung der technischen Wirkung erforderlich sind, die in der Drehbarkeit des Rubik’s Cube besteht.Gericht der Europäischen Union, Urteil vom 24. Oktober 2019, Az.: .

Die „Rubik’s“ Wort- und Wort-/Bildmarke ist davon nicht betroffen und wird weiterhin durch den Markenrechtsinhaber Spin Master genutzt.

Lösungsstrategie für den Zauberwürfel mini|thumbtime=20|Lösen des 3×3×3-Würfels innerhalb von 26,59 Sekunden mit der Fridrich-Methode

Strategien, die mit möglichst wenigen Bewegungen des Würfels auskommen, sind meist nur mithilfe eines Computers oder umfangreicher Stellungstabellen umzusetzen. Andere, leichter zu merkende Strategien kommen mit wenigen Basiszügen aus, erfordern aber im Allgemeinen eine höhere Zahl von Bewegungen.

Algorithmen zur Lösung des Würfels werden mittels verschiedener Notationen aufgeschrieben. Der geläufigste Lösungsweg, bei dem die drei Ebenen des Würfels nacheinander geordnet werden, wird als „Layer-by-Layer“-Methode bezeichnet. Sie ähneln der publizierten Lösung, die der Spiegel (Nr. 4/1981) veröffentlichte. Im Bereich Speedcubing, wo es besonders auf die Schnelligkeit ankommt, werden zur Lösung des Zauberwürfels andere Varianten angewendet. Hier dominiert die Methode nach Jessica Fridrich, besser bekannt als CFOP. Seltener finden sich alternative Methoden; unter diesen ist die Roux-Methode am verbreitetsten.

Buchstabennotation Um Zugkombinationen für den Würfel zu notieren, wird jeder Aktion ein Buchstabe zugeordnet.

Abkürzung Seite dt. engl. V F(ront) vorne H B(ack) hinten R R(ight) rechts L L(eft) links O U(p) oben U D(own) unten x Drehung des ganzen Würfels beim Betrachten der rechten Seite y Drehung des ganzen Würfels beim Betrachten der oberen Seite z Drehung des ganzen Würfels beim Betrachten der vorderen Seite M Drehung der Ebene zwischen L und R. Richtung wie Left S Drehung der Ebene zwischen F und B. Richtung wie Front E Drehung der Ebene zwischen Up und Down. Richtung wie Down

Ein Buchstabe bedeutet dabei stets eine Drehung der Seite um 90° im Uhrzeigersinn, der Buchstabe mit nachfolgendem ′ oder −1 (oder verkürzt −) eine gegen den Uhrzeigersinn, relativ zur gerade betrachteten Seite. So ist beispielsweise die Drehung der Unterseite um 90° im Uhrzeigersinn (D) genau entgegengesetzt zur Drehung der Oberseite um 90° im Uhrzeigersinn (U). Eine nachfolgende 2 oder 2 steht für eine Drehung der Ebene um 180°. Klein geschriebene Buchstaben bzw. Buchstaben, an denen ein kleines „w“ angehängt ist, die sich auf Seiten beziehen, bedeuten die Drehung von zwei Ebenen von der entsprechenden Seite aus betrachtet; beispielsweise für r bzw. Rw die rechte und dazu parallele mittlere Ebene. Manchmal werden noch weitere Buchstaben für Mittelschichtzüge verwendet; es sind auch die griechischen Buchstaben α, β und γ gebräuchlich. Um Fingertechniken oder Solves zu beschreiben, wird manchmal auch 2′ verwendet, um eine Drehung einer Seite um 180° gegen den Uhrzeigersinn zu verdeutlichen. Um sich Zugfolgen besser merken zu können, werden manchmal auch mehrere Züge in Klammern gesetzt, insbesondere wenn längere Abschnitte in der Gesamtfolge mehrfach auftauchen.

Beispiel: Die folgende Zugfolge kippt zwei Kantensteine und lässt alle übrigen unverändert: K1 = B′ R2 B2 R B′ R′ B′ R2 F D B D′ F′

Grafische Notation