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九連環
來源:互聯網

九連環是一種流傳于民間的智力玩具,在中國約有兩千年的歷史,它用9個圓環相連成串,以快速解開為勝,訓練人的耐心和邏輯思維。

九連環,古稱歧中易,亦稱“智環”。它是由9個圓環連接在一起,中間有連接桿,下端有約束板,上下縱橫貫穿連接在一個圈形桿的手柄上,歷經上下256回、341次才能將九連環拆解下來,因此玩耍難度較大。最早的文字記載是春秋戰國時期的《戰國策》。在16世紀的歐洲,已經有了九連環的記載。1550年,在巴黎刊行的數學文獻中,清楚地討論過這“中國難題”。19世紀,格羅斯用二進制數給了它一個十分優美的解答。九連環等玩具,是智力游戲與古典數學相結合的中國古代玩具代表,西方人稱其為“中國的難題”,這些“難題”涉及了數學中的幾何學拓撲學圖論、運籌等多門學科。

九連環之所以能從古流傳至今,乃是解環時需要運用奇妙的數學理論、深的哲學思想和豐富的想象力。雖被稱之為游戲,其中卻蘊含了中華民族的大思想、大智慧。

九連環介紹

歷史

九連環具體是誰發明的并沒有具體的文獻記載。據《戰國策·齊策·齊閔王之遇殺》中有這樣一段記載:齊襄王卒,子建立為朱榑,君王后事秦謹,與諸侯信,以故建立四十有余年不受兵。秦昭襄王嘗使使者遺君王后玉連環,曰:“齊多知,而解此環不?”君王后以示群臣,群臣不知解。

意為,秦昭王曾派使臣給齊王后一副玉連環,并說:“齊國人都很聰明,但是能解開這個玉連環嗎?”群臣都不知如何解這副連環,于是齊王后拿起一把錘子把它敲破,暴力解環,成功解困。以上記載可以說明:連環的出現最早可以追溯到戰國時代,而且在那個時候,解連環并不是一件容易的事情。

據《呂氏春秋·審分覽》記載,解連環出現了用玉石制作的兩連環玩具,到了漢代仍以玉石為材質。魏晉人對解連環多有體會: “所謂循規常趨,未能釋連環之結”。宋代的玉連環,已不是雙環之制,增加了開解的難度,在許多文人的詩文中,都說到解連環的難度需“妙手” “神手”方能解開。九連環在明朝時已是流行益智玩具,被外國人稱為“中國環”,明楊慎丹鉛總錄》稱:“九連環之制,玉人之功者為之,兩環互相貫為一,得其關捩解之為二,又合而為一。今有此器,謂之九連環,以銅鐵為之,以代玉,閨婦孩童以為玩具。”明代出現金屬連環,玩法有了突破性發展, “以銅者鐵者為之以代玉,閨婦孩童以為玩具” (《丹鉛總錄》)。因材質的變化,于是多個圓環扣連在一個“環桿”上變得開解難度大大增加,也能提高玩者的興趣。

清代《霓裳續譜·九連環》記述: “有情人,送奴一把九連環。九嚇九連環,十指尖尖解不開,拿把刀來割,割也割不開。”清人徐珂所著《清稗類鈔》,里面專載有“上環”與“解環”之法,可見當時這種玩具的普及程度。意大利的一個數學家卡爾丹,曾經著文《賭博之域》,特意提到來自中國的九連環。西方人將這種神奇玩具稱為“中國之環”,并迅速推廣開去,盛贊九連環是人類所發明的最奇妙的玩具之一。

構造

九連環由環、環柄、柄把、環桿板、環桿五個部分組成。九連環在初始狀態下,九枚圓環環環相連,或套在環柄框架上,或是整體與框架分離。玩家們操作時,手持框架柄進行操作,終極目標是要將所有的圓環從框架上解下,或是將圓環依次套回框架上合而為一。

九連環并不一定只有九個環,玩家可以根據自己的喜好自行增加環數以提高難度指數。不過,環數的增加也意味著解開步驟將呈幾何級數遞增。有統計顯示,常規解開九連環需要341步,熟練玩家解開九連環用時6分鐘左右,解開十一連環則需要24分鐘左右。以此類推,如要解開十七連環,所需時間就要從白天到黑夜了。所以,人們常玩的連環通常都是以九環為主。這個游戲十分考驗玩家的耐心和注意力,還能夠鍛煉人們的邏輯思維能力。

類型

由梁、環、柄、繩、珠等結構元素組合而成的智力玩具非常多,它們統稱為巧環,九連環就是其中之一。然而,最有科學價值、益智性最好的還是九連環。根據樣式,九連環能夠衍生出不同類型,如音符環、八卦陣、八仙過海、蛇環、幾何環、寶劍環等多種環型。

材質

九連環的材質也更加多樣,木質、牛皮、玉器,還有更容易保存的金屬材質。明代文學家楊慎匯編的《丹鉛總錄》中就記述了九連環,“是以銅或鐵為之……閨婦孩童以為玩具。” 九連環在明清時期開始普及,廣泛流傳,尤其在清代幾乎人人都愛玩。當時走街串巷的貨郎擔子里,就有九連環出售。清代宮廷畫師丁觀鵬的《太平春市圖》,畫面中有許多挑擔沿街叫賣的貨郎,一個貨郎擔子上就有九連環。

制作

工業制作

目前市場上絕大多數九連環成品都是機器流水化作業,金屬九連環容易制作。

手工制作

用一個木楔子,用細一點的鐵絲在上面繞上10個圈,一定要緊,這樣才夠9個環。隨后把每個環剪斷,對齊切口校正成正圓。然后再制作9個桿,長度要統一。一個桿扣一個環形成一個“P”形,然后依次套進后一個環內,最上面的約束桿用金屬彎成一個狹長的橢圓形,將每個環套到上面,9個桿下面分別再墜物固定,一個金屬九連環就制作完成。

竹制的九連環需要把竹子劈成篾絲層層繞形成環,約束桿的彎度可以火烤也可以分層劈出層面。固定的墜物將方形竹塊打磨成圓球;麻繩九連環要學會擰繩子,油浸之后再用鐵板加熱,然后陰干定型。最難的其實是玉石九連環,因為要用工具自己切割打磨,相對難度更大。

拆解九連環

解環研究

莊子·天下》記載到:戰國名家惠子曾提出“連環可解”的立論;唐朝杰出的道家學者成玄英又補充到:“環之相貫,貫于空處,不貫于環也,是以兩環貫空,不相涉入,各自通轉,故可解者也。”大概是說:事物變化,亦如連環,雖有連續性,但又可分解。一說物方生方死,連環亦然,毀壞之時即為可解。

清朝初期著名數學家李子金著有《解環譜》一書,對九連環展開了系統研究,書后還附有計算,成為一部融智能、游戲于一體的經典。于是清代上至士大夫,下至販夫走卒,個個愛玩“九連環”。

清末民初,徐珂著有大型筆記《清稗類鈔》,其中詳細記錄了九連環的解法:九連環,玩具也,以銅制之,欲使九環同貫于柱上,則先上第一環,再上第二環,而下去第一環,更上第三環,而下其第一、第二環,再上第四環,如實更迭上下,凡八十一詞,而九環畢上矣。

涉及原理

九連環的拆解方法就涉及到了“數列”這一數學原理:假設環的數量為n,記解開n連環所需的總步數是Sn,解下每個環的步數為an;根據第二個原理我們可以推出,如若要卸下第n個環,就需要先卸下前n-2個環,其總步數就為Sn-2,這時再需要一步就可以把第n個環解下;而為了解下第n-1個環,還需要把前面的n-2個環套上,裝上前n-2個環就需要Sn-2步(因為裝上和卸下的步驟正好相反,所以步數相同),所以卸下第n個環需要an=2Sn-2+1步。因此,解開九連環所需要的步數就是一道數列題:“已知S1=1,S2=2,an=2Sn-2+1,求Sn(n≥3)。”可知,S9=341,即拆解一個九連環需要341步。

解環公式

解九連環的要點在于“隔環解環”,要想下/上第n(n>2)個環,必須滿足兩個條件:

1. 第n-1個環在環柄上;

2. 前n-2個環全都不在環柄上。

這個實際上是一個遞歸破解公式。在人教版高中數學必修五“數列”章節中就已經出現了九連環的解法公式。

解環分析

1、九連環中的第一個環,在任何情況下都可上可下;

2、如果某一個環在上面的環桿上,而它前面所有的環都在下面的環桿上,那么這個環的后一個就可上也可下。這也就是說,如果我們想把第n個環卸下,那么第n-1個環要留在上面的環桿上,而第n-1個環前面的所有環都要在下面的環桿上。

3. 每次只能解下或裝上一個環。

由以上可知,如果我們解下第九個環,我們就要把第八個環放到上面的環桿上,而把前七個環放到下面,進而把拆解“九連環”轉變為拆解“七連環”。我國古代也有拆解九連環的口訣:“上倆下一個,再動后一個;上一個下倆,再動后一個”。

解環方法

把框架和九個圓環分開,如左手持框架柄,右手握環,從右到左編號為1-9將環套入框架為“上”,取出為“下”。

九連環拆解共341步:

下9:

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參考資料

安裝方法

九連環安裝共341步:

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上1:

上1(結果安裝完成):上1。

參考資料

世界紀錄

2012年10月25日中央電視臺新聞頻道頻道報道,江西理工大學學生楊咸陽創造最快拆解九連環的記錄,時間為161秒(蒙眼),獲得扛旗世界紀錄(是一家總部位于英國倫敦的,專門收錄體育及非體育、賽事及非賽事、包羅所有的世界之最的世界紀錄收錄機構)認證。由于視頻證據不夠完備,他的成績沒有獲得吉尼斯官方認可。2014年12月21日,楊咸陽發起328人組成參賽團體同時拆解“九連環”,挑戰“最多人數同時解九連環”的吉尼斯世界紀錄

2020年12月7日,廈門市益智游戲達人葉佳希,收到吉尼斯世界紀錄管理團隊發來的郵件,他在2分41秒的規定時間內,以2分23.384秒的成績創造了全新的“最快時間盲解九連環”吉尼斯世界紀錄。

相關事件

相關事件

2000年,九連環技藝大師周偉中帶著九連環登上洛杉磯20屆世界智力游戲年會上,被稱為“中國環”的九連環從此登上全球舞臺。

2009年,解連環正式被評為昌平區級非物質文化遺產。

2012年9月九連環被納入蘇州市高新區非遺保護項目;2017年虎丘區通安環秀坊巧環工作室被追加評為區非遺項目保護單位。

相關記載

唐代詩人李商隱《贈歌姬》一詩中曾云:“水精如意玉連環,下蔡城危莫破顏。”以“如意”“玉連環”兩件美物形容歌姬的容貌音色之美。北宋文學家周邦彥曾在《解連環(商調·春景)》一詞中寫到:“怨懷無托。嗟情人斷絕,信音遼邈。信妙手、能解連環,似風散雨收,霧輕云薄。”以“連環”比喻情感糾紛,難以解開。

九連環在清朝最為流行,《紅樓夢》第七回里寫到了這個玩具。

乾隆間刻本《霓裳續譜》中錄有《九連環》小曲,云:“有情人,送奴一把九連環,九嚇九連環,十指纖纖解不開,拿把剪刀來,剪也剪不開。”可知九連環是閨中女子喜愛的玩具,是以男子以之作為禮物,送給情人,暗含“解不開”“剪不開”的柔情蜜意,以喻二人感情如同九連環之環環相扣。

參考資料 >

西安市的省級非遺項目——九連環技藝.中國政務.2024-02-18

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秦韻非遺丨楊同喜:九連環 為思維探索插上翅膀的“神奇玩具”.今日頭條.2024-02-18

七巧板、九連環、魯班鎖……原來古人也這么會玩!.澎湃新聞.2024-01-05

七巧板、九連環、魯班鎖 原來古人也這么會玩.今日頭條.2024-02-18

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充滿“智慧”的九連環.西安新聞網.2024-02-18

九連環中的數學原理.百家號.2024-02-18

楊咸陽:與九連環相扣的中國傳統文化夢.江西理工大學.2024-02-18

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