九连环是一种流传于民间的智力玩具,在中国约有两千年的历史,它用9个圆环相连成串,以快速解开为胜,训练人的耐心和逻辑思维。
九连环,古称歧中易,亦称“智环”。它是由9个圆环连接在一起,中间有连接杆,下端有约束板,上下纵横贯穿连接在一个圈形杆的手柄上,历经上下256回、341次才能将九连环拆解下来,因此玩耍难度较大。最早的文字记载是春秋战国时期的《
战国策》。在16世纪的
欧洲,已经有了九连环的记载。1550年,在巴黎刊行的数学文献中,清楚地讨论过这“中国难题”。19世纪,格罗斯用二进制数给了它一个十分优美的解答。九连环等玩具,是
智力游戏与古典数学相结合的
中原地区古代玩具代表,西方人称其为“中国的难题”,这些“难题”涉及了数学中的
几何学、
拓扑学、
图论、运筹等多门学科。
九连环之所以能从古流传至今,乃是解环时需要运用奇妙的数学理论、深的哲学思想和丰富的想象力。虽被称之为游戏,其中却蕴含了中华民族的大思想、大智慧。
九连环介绍
历史
九连环具体是谁发明的并没有具体的文献记载。据《战国策·齐策·齐闵王之遇杀》中有这样一段记载:
齐襄王卒,子建立为
朱榑,君王后事秦谨,与诸侯信,以故建立四十有余年不受兵。
秦昭襄王尝使使者遗
君王后玉连环,曰:“齐多知,而解此环不?”君王后以示群臣,群臣不知解。
意为,秦昭王曾派使臣给齐王后一副玉连环,并说:“
齐国人都很聪明,但是能解开这个玉连环吗?”群臣都不知如何解这副连环,于是齐王后拿起一把锤子把它敲破,暴力解环,成功解困。以上记载可以说明:连环的出现最早可以追溯到战国时代,而且在那个时候,解连环并不是一件容易的事情。
据《吕氏春秋·审分览》记载,解连环出现了用
玉石制作的两连环玩具,到了汉代仍以玉石为材质。魏晋人对解连环多有体会: “所谓循规常趋,未能释连环之结”。宋代的玉连环,已不是双环之制,增加了开解的难度,在许多文人的诗文中,都说到解连环的难度需“妙手” “神手”方能解开。九连环在明朝时已是流行益智玩具,被外国人称为“中国环”,明
杨慎《
丹铅总录》称:“九连环之制,玉人之功者为之,两环互相贯为一,得其关捩解之为二,又合而为一。今有此器,谓之九连环,以铜铁为之,以代玉,闺妇孩童以为玩具。”明代出现金属连环,玩法有了突破性发展, “以铜者铁者为之以代玉,闺妇孩童以为玩具” (《丹铅总录》)。因材质的变化,于是多个圆环扣连在一个“环杆”上变得开解难度大大增加,也能提高玩者的兴趣。
清代《霓裳续谱·九连环》记述: “有情人,送奴一把九连环。九吓九连环,十指尖尖解不开,拿把刀来割,割也割不开。”清人
徐珂所著《
清稗类钞》,里面专载有“上环”与“解环”之法,可见当时这种玩具的普及程度。
意大利的一个数学家卡尔丹,曾经著文《赌博之域》,特意提到来自中国的九连环。西方人将这种神奇玩具称为“中国之环”,并迅速推广开去,盛赞九连环是人类所发明的最奇妙的玩具之一。
构造
九连环由环、环柄、柄把、环杆板、环杆五个部分组成。九连环在初始状态下,九枚圆环环环相连,或套在环柄框架上,或是整体与框架分离。玩家们操作时,手持框架柄进行操作,终极目标是要将所有的圆环从框架上解下,或是将圆环依次套回框架上合而为一。
九连环并不一定只有九个环,玩家可以根据自己的喜好自行增加环数以提高难度指数。不过,环数的增加也意味着解开步骤将呈几何级数递增。有统计显示,常规解开九连环需要341步,熟练玩家解开九连环用时6分钟左右,解开十一连环则需要24分钟左右。以此类推,如要解开十七连环,所需时间就要从白天到黑夜了。所以,人们常玩的连环通常都是以九环为主。这个游戏十分考验玩家的耐心和注意力,还能够锻炼人们的逻辑思维能力。
类型
由梁、环、柄、绳、珠等结构元素组合而成的智力玩具非常多,它们统称为巧环,九连环就是其中之一。然而,最有科学价值、益智性最好的还是九连环。根据样式,九连环能够衍生出不同类型,如音符环、八卦阵、八仙过海、蛇环、几何环、宝剑环等多种环型。
材质
九连环的材质也更加多样,木质、牛皮、玉器,还有更容易保存的金属材质。明代文学家
杨慎汇编的《
丹铅总录》中就记述了九连环,“是以铜或铁为之……闺妇孩童以为玩具。” 九连环在明清时期开始普及,广泛流传,尤其在
清代几乎人人都爱玩。当时走街串巷的货郎担子里,就有九连环出售。清代宫廷画师
丁观鹏的《太平春市图》,画面中有许多挑担沿街叫卖的货郎,一个货郎担子上就有九连环。
制作
工业制作
目前市场上绝大多数九连环成品都是机器流水化作业,金属九连环容易制作。
手工制作
用一个木楔子,用细一点的铁丝在上面绕上10个圈,一定要紧,这样才够9个环。随后把每个环剪断,对齐切口校正成正圆。然后再制作9个杆,长度要统一。一个杆扣一个环形成一个“P”形,然后依次套进后一个环内,最上面的约束杆用金属弯成一个狭长的椭圆形,将每个环套到上面,9个杆下面分别再坠物固定,一个金属九连环就制作完成。
竹制的九连环需要把竹子劈成篾丝层层绕形成环,约束杆的弯度可以火烤也可以分层劈出层面。固定的坠物将方形竹块打磨成圆球;麻绳九连环要学会拧绳子,油浸之后再用铁板加热,然后阴干定型。最难的其实是
玉石九连环,因为要用工具自己切割打磨,相对难度更大。
拆解九连环
解环研究
《
庄子·天下》记载到:
战国名家
惠子曾提出“连环可解”的立论;
唐朝杰出的道家学者
成玄英又补充到:“环之相贯,贯于空处,不贯于环也,是以两环贯空,不相涉入,各自通转,故可解者也。”大概是说:事物变化,亦如
连环,虽有连续性,但又可分解。一说物方生方死,连环亦然,毁坏之时即为可解。
清朝初期著名数学家李子金著有《解环谱》一书,对九连环展开了系统研究,书后还附有计算,成为一部融智能、游戏于一体的经典。于是清代上至士大夫,下至贩夫走卒,个个爱玩“九连环”。
清末民初,
徐珂著有大型笔记《
清稗类钞》,其中详细记录了九连环的解法:九连环,玩具也,以铜制之,欲使九环同贯于柱上,则先上第一环,再上第二环,而下去第一环,更上第三环,而下其第一、第二环,再上第四环,如实更迭上下,凡八十一词,而九环毕上矣。
涉及原理
九连环的拆解方法就涉及到了“数列”这一数学原理:假设环的数量为n,记解开n连环所需的总步数是Sn,解下每个环的步数为an;根据第二个原理我们可以推出,如若要卸下第n个环,就需要先卸下前n-2个环,其总步数就为Sn-2,这时再需要一步就可以把第n个环解下;而为了解下第n-1个环,还需要把前面的n-2个环套上,装上前n-2个环就需要Sn-2步(因为装上和卸下的步骤正好相反,所以步数相同),所以卸下第n个环需要an=2Sn-2+1步。因此,解开九连环所需要的步数就是一道数列题:“已知S1=1,S2=2,an=2Sn-2+1,求Sn(n≥3)。”可知,S9=341,即拆解一个九连环需要341步。
解环公式
解九连环的要点在于“隔环解环”,要想下/上第n(n\u003e2)个环,必须满足两个条件:
1. 第n-1个环在环柄上;
2. 前n-2个环全都不在环柄上。
这个实际上是一个递归破解公式。在人教版高中数学必修五“数列”章节中就已经出现了九连环的解法公式。
解环分析
1、九连环中的第一个环,在任何情况下都可上可下;
2、如果某一个环在上面的环杆上,而它前面所有的环都在下面的环杆上,那么这个环的后一个就可上也可下。这也就是说,如果我们想把第n个环卸下,那么第n-1个环要留在上面的环杆上,而第n-1个环前面的所有环都要在下面的环杆上。
3. 每次只能解下或装上一个环。
由以上可知,如果我们解下第九个环,我们就要把第八个环放到上面的环杆上,而把前七个环放到下面,进而把拆解“九连环”转变为拆解“七连环”。我国古代也有拆解九连环的口诀:“上俩下一个,再动后一个;上一个下俩,再动后一个”。
解环方法
把框架和九个圆环分开,如左手持框架柄,右手握环,从右到左编号为1-9将环套入框架为“上”,取出为“下”。
九连环拆解共341步:
下9:
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下3(结果987654在上):下3上1下12
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下3:
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下12:
下12(结果拆解完成):上1下12。
参考资料
安装方法
九连环安装共341步:
上98:
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上3(结果3在上):上3上1下12
上4(结果4在上):上4上12下1下3上1下12
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上3(结果9876532在上):上3
上1:
上1(结果安装完成):上1。
参考资料
世界纪录
2012年10月25日
中央电视台新闻频道频道报道,
江西理工大学学生杨咸阳创造最快拆解九连环的记录,时间为161秒(蒙眼),获得扛旗世界纪录(是一家总部位于英国伦敦的,专门收录体育及非体育、赛事及非赛事、包罗所有的世界之最的世界纪录收录机构)认证。由于视频证据不够完备,他的成绩没有获得吉尼斯官方认可。2014年12月21日,杨咸阳发起328人组成参赛团体同时拆解“九连环”,挑战“最多人数同时解九连环”的
吉尼斯世界纪录。
2020年12月7日,
厦门市益智游戏达人叶佳希,收到吉尼斯世界纪录管理团队发来的邮件,他在2分41秒的规定时间内,以2分23.384秒的成绩创造了全新的“最快时间盲解九连环”吉尼斯世界纪录。
相关事件
相关事件
2000年,九连环技艺大师周伟中带着九连环登上
洛杉矶20届世界
智力游戏年会上,被称为“中国环”的九连环从此登上全球舞台。
2009年,解连环正式被评为
昌平区级非物质文化遗产。
2012年9月九连环被纳入
苏州市高新区非遗保护项目;2017年
虎丘区通安环秀坊巧环工作室被追加评为区非遗项目保护单位。
相关记载
唐代诗人
李商隐《赠歌姬》一诗中曾云:“水精如意玉连环,下蔡城危莫破颜。”以“如意”“玉连环”两件美物形容歌姬的容貌音色之美。北宋文学家周邦彦曾在《解连环(商调·春景)》一词中写到:“怨怀无托。嗟情人断绝,信音辽邈。信妙手、能解连环,似风散雨收,雾轻云薄。”以“连环”比喻情感纠纷,难以解开。
九连环在
清朝最为流行,《
红楼梦》第七回里写到了这个玩具。
乾隆间刻本《
霓裳续谱》中录有《九连环》小曲,云:“有情人,送奴一把九连环,九吓九连环,十指纤纤解不开,拿把剪刀来,剪也剪不开。”可知九连环是闺中女子喜爱的玩具,是以男子以之作为礼物,送给情人,暗含“解不开”“剪不开”的柔情蜜意,以喻二人感情如同九连环之环环相扣。