在还原了第三层角块位置之后，这一章我们终于来到了最后一步：还原第三层棱块位置。图9.4图9.5图9.6图9.7这种情况的实质，是这3个棱块依次移动了位置。如果你遇到的是前一种状态，先让已经还原的那个面背对着自己，再做公式9-1：公式9-1：RU'RURURU'R'U'R2这个公式共有11步，比较复杂，你仍然可以通过观察黄色贴纸的移动轨迹来记忆它：很显然，由于它的作用是让3个棱块依次移动位置，如果你连续做3次这个公式，魔方就回到了一开始的状态。......
2023-11-18
第三层棱块方向-儿童魔方之旅
【摘要】：由于在这个步骤中，需要翻转的第三层棱块数量一定是偶数，我们的目的便是利用UR这个位置，将需要翻转的第三层棱块依次移动到那里，用公式6-1逐个翻转这些棱块的方向，同时反复翻转3个位于M层的棱块，最后当全部第三层棱块方向都正确的时候，这3个M层棱块恰好也翻转回了原来的方向。
★小朋友们，上一章我们学习了还原魔方的第二层，这一章就要开始学习还原第三层了。第三层的还原过程要比前两层更为复杂，我们将它拆分成4个步骤，今天我们先来学习还原第三层棱块的方向。
图6.1是第三层（U层）棱块方向还原之后的样子，也就是让U层4个棱块的白色贴纸全部朝上，而不必考虑它们的位置是否正确（还原这4个棱块位置的方法我们将留到第九章再学习）。
图6.1
在还原好前两层之后，让我们先观察一下手中的魔方，数一数U层有多少个棱块的白色贴纸是朝上的。此时我们可能遇到4种状态（图6.2-图6.9）。
状态1
图6.2
图6.3
图6.4
图6.5
状态3
图6.6
图6.7
状态4
图6.8
图6.9
为了让小朋友们更清楚地理解此时手中魔方的状况，在这里我们使用了一种新的示意图。这是魔方的俯视图，它展现的是从正上方往下看魔方时所看到的样子。我们先将这一章未涉及的4个角块涂成灰色。当某个棱块的中心被涂成黑色，就表示它的方向已经还原。而当某个棱块是白色的，旁边又有一条短线，就表示它的方向还没有还原。（这里需要特别注意：由于在本书中魔方的白色面朝上，导致这种俯视图看上去与实际的情况刚好相反。）
在状态1中，4个棱块的白色贴纸全部朝上。这是我们这个步骤所要实现的目标。如果你在还原好前两层之后就遇到了这种状态，说明你直接跳过了这个还原棱块方向的步骤。你平均每还原8次魔方就会遇到一次这种状态。
另外3种就是需要处理的状态。其中状态2和状态3中有两个棱块的白色贴纸朝上，另两个棱块的白色贴纸朝向侧面，状态4则是4个棱块的白色贴纸全部朝向了侧面。
以上便是我们可能遇到的4种状态，也许有的小朋友会问，不是还有只有一个棱块白色贴纸朝上（图6.10-图6.11）和只有一个棱块白色贴纸朝向侧面（图6.12-图6.13）两种状态么？
图6.10
图6.11
图6.12
图6.13
其实，由于魔方本身的特性，这两种状态是不可能出现的，因为在不拆开魔方的前提下，我们无论怎样转动魔方，都无法单独翻转一个棱块的方向，而让其他11个棱块的方向保持不变。
所以这一步中我们遇到的白色贴纸朝上的棱块，只可能是4个、2个或0个，而不会是3个或1个。
如果你遇到的是这两种状态中的一种，先检查一下你的魔方前两层是否确实已经还原。如果前两层还原无误，那么答案只有一个：你的魔方装错了。此时的解决办法是拆下一个棱块，翻转方向后再装回去。
传统结构的魔方拆装棱块的方法是，先将U层转动45度（也就是半步），用大拇指压着FR棱块，将此时位于其上的那个棱块掰出来。但目前魔方的内部结构和传统结构相比已经大有改进，而且不同厂家生产的魔方也有所不同，因此在这里我们无法给出一个通用的拆装棱块的方法。
如果你买的魔方带有说明书，可以查看一下说明书上是否有魔方的内部结构图。你也可以先将U层转动45度，轻轻掰动U层的棱块和角块，研究一下你手中魔方的内部结构。此外你还可以向其他人寻求帮助。
那么，以上三种需要处理的状态又该如何还原呢？我们在这里向小朋友们提供两种方法：逐个还原法和直接还原法。我们建议大家两种方法都学习一下。
逐个还原法就是一个个地还原那些需要翻转方向的棱块。你肯定会问，不是刚说过魔方的棱块不可能单独翻转么？是的，要想翻转第三层的某个棱块，就要同时破坏前两层那些已经还原好的棱块的方向，方法如下：
先将魔方沿着z轴顺时针旋转90度，让原来朝上的白色面朝右，如图6.14-图6.15：
图6.14：z
图6.15
旋转R层，找到一个需要翻转的棱块，并将其旋转到UR位置，如图6.16-图6.17：
图6.16：找到一个需要翻转的棱块
图6.17：将其旋转到UR位置
注意：由于我们整体翻转了魔方，此时这个处在UR位置的需要翻转的棱块的白色贴纸是朝上的，而不是朝右。
然后使用公式6-1进行还原：
公式6-1：（M'U'）4
也可以写成
M'U'M'U'M'U'M'U'
在这个公式中两个动作重复了4次，而且出现了M层转，如图6.18-图6.26：
图6.18：M'
图6.19：U'
图6.20：M'
图6.21：U'(www.chuimin.cn)
图6.22：M'
图6.23：U'
图6.24：M'
图6.25：U'
图6.26
你可以先用右手无名指拨动M层，再用左手食指做U'，反复练习这两个动作，直到你衔接得很连贯为止。
可以看到，当你把这个公式做完后，位于UR位置上的棱块翻转了方向，变为白色贴纸朝右。与此同时第二层（此时的M层）也有3个棱块的方向发生了变化，分别是UB、DF和DB棱块（图6.27-图6.28）。
图6.27
我们之前几章出现的所有公式都不会破坏魔方已经还原好的部分，这个公式则违背了该原则。不过不用担心，当我们再做一次这个公式时，这3个棱块的方向就翻转回来了。
图6.28
我们以一个完全还原的魔方为例，在做一次公式6-1之后，4个棱块发生了翻转，而魔方其他所有块的位置和方向都没有发生变化。当我们再做一次公式6-1之后，魔方就又变回了完全还原的状态（图6.29-图6.31）。
由于在这个步骤中，需要翻转的第三层棱块数量一定是偶数，我们的目的便是利用UR这个位置，将需要翻转的第三层棱块依次移动到那里，用公式6-1逐个翻转这些棱块的方向，同时反复翻转3个位于M层的棱块，最后当全部第三层棱块方向都正确的时候，这3个M层棱块恰好也翻转回了原来的方向。
如果你遇到的是有两个第三层棱块需要翻转的状态，无论是“长条”还是“横折”，在做了一次公式6-1之后，你都可以转动R层，将另一个需要翻转的棱块移动到UR位置，然后再做一次公式6-1。此时第三层4个棱块的方向就全部正确了，而UB、DF和DB这3个棱块在经过了两次翻转之后，也都回到了正确的方向（图6.32-图6.35）。
如果你遇到的是4个第三层棱块全都需要翻转的状态，就需要依次将其余3个棱块移动到UR位置，连续做4次公式6-1完成还原（图6.36-图6.43）。
也也许你会觉得逐个还原法比较麻烦，但这种方法却运用了一个重要的思想，即有的公式反复做几次之后，魔方会回到初始的状态，我们可以通过反复运用这样的公式来还原魔方的某些块，类似的方法在下一章中还会用到。
接下来说说直接还原法，顾名思义，就是无论遇到哪种状态都直接还原所有的棱块。由于这一步可能会遇到3种要处理的状态，所以我们需要分别记住这3种状态的还原方法（图6.44-图6.49）：
在直接还原法中，我们不需要再像逐个还原法那样先整体翻转魔方。对于状态2，我们需要让白色面的“长条”横对着自己，再使用公式6-2还原（图6.50-图6.56），而不是如图6.57那样竖对着自己，否则在做完公式后反而会把两张已经朝上的棱块白色贴纸翻转到侧面（你可以尝试一下看看效果）。
图6.50：F
图6.51：R
图6.52：U
图6.53：R'
图6.54：U'
图6.55：F'
图6.56
图6.57
状态3也是一样，需要预先转动U层，让“横折”冲着UFR角块，再使用公式6-3（图6.58-图6.64）。
图6.58：f
图6.59：R
图6.60：U
图6.61：R'
图6.62：U'
图6.63：f'
图6.64
注意公式6-2和公式6-3的区别，仅在于公式6-2的第一步和最后一步转动的是F层，而公式6-2的第一步和最后一步转动的却是前面的两层f，这两个公式中间的4步都是我们非常熟悉的公式2-1：RUR'U'。
对于状态4，我们需要先做一次公式6-2，再做一次公式6-3完成还原。
由于这两个公式都只有6步，且差别不大，很容易学会，当我们熟练掌握了它们，就可以快速完成第三层棱块方向的还原。
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