Cube Soma

Le cube Soma est un casse-tête mécanique inventé dans les années 1930 par Piet Hein, un poète et scientifique danois.

Pour les articles homonymes, voir Soma.

Cube Soma
casse-tête
Le cube assemblé.
Données clés
Auteur Piet Hein
Date de 1re édition année 1930
Durée annoncée variable
habileté
physique
 Non 		 réflexion
décision
 Oui 		générateur
de hasard
 Non 		info. compl.
et parfaite
Les différentes pièces à assembler pour reconstituer le cube.

Principe

Le casse-tête est constitué de sept pièces différentes, chacune formée d'un certain nombre de cubes unitaires. Le but du jeu est d'assembler ces pièces de manière à former un cube de trois unités de côté. Les pièces peuvent aussi être combinées en une grande variété d'autres motifs.

Ce puzzle est souvent considéré comme l'équivalent en trois dimensions des polyominos.

Histoire

Selon la légende rapportée en 1958 par Martin Gardner[1], ce casse-tête aurait été inventé par Hein en 1936, pendant un cours de mécanique quantique donné par Werner Heisenberg. Néanmoins, Ole Poul Pedersen a trouvé en 2003[2] un brevet danois déposé par Hein dès le [3], suivi par un brevet britannique déposé le 20 mars 1934[4], soit plusieurs années avant la date avancée pour le cours d'Heisenberg[5].

Le nom, Soma, est peut-être tiré du roman d'Aldous Huxley, Le Meilleur des mondes[6],[7]. Ce roman décrit une société du futur dans laquelle le soma est une drogue addictive, grâce à laquelle chaque élément de la société est heureux et ne revendique rien.

Détail des sept pièces du cube

Les éléments du cube Soma sont formés de toutes les combinaisons possibles de quatre cubes unitaires ou moins, à l'exception des formes convexes (c'est-à-dire les cuboïdes 1×1×1, 1×1×2, 1×1×3, 1×1×4 et 1×2×2). Il reste donc seulement un tricube (pièce composée de 3 cubes unitaires) et six tétracubes (pièces composées de 4 cubes unitaires), deux d'entre eux formant une paire d'énantiomères.

  • tricube
  • tétracube L
  • tétracube T
  • tétracube S
  • tétracube
    (vis directe)
  • tétracube
    (vis rétrograde)
  • tétracube
    (branches)

Solutions
Un des assemblages possibles du cube Soma.

Le cube Soma a été étudié en détail par Martin Gardner et John Horton Conway. Le livre Winning Ways for your Mathematical Plays contient une analyse du problème[8]. Il y a 240 solutions distinctes pour reconstituer le cube. Ces solutions peuvent être facilement générées par un ordinateur à l'aide d'un algorithme récursif comme celui de retour sur trace similaire à celui utilisé pour résoudre le problème des huit dames[9].

Le record du monde de vitesse pour assembler un cube Soma a été établi par Ye Jiaxi, de Xiamen en Chine : le , il a reconstitué le cube en 1,40 seconde[10]. Le précédent record de 2,93 secondes était détenu depuis le par Krishnam Raju Gadiraju (en) de Bangalore en Inde[11],[12]. Ye Jiaxi a également établi le record du monde pour assembler un cube Soma les yeux bandés (en) en 2,09 secondes le [13].

Utilisations en psychologie

Le cube Soma a été utilisé dans des expériences de psychologie. Par exemple, à l'été 1969, Edward Deci (en), alors étudiant en cycle graduate à l'université Carnegie-Mellon, a demandé à des étudiants de résoudre un cube Soma avec ou sans récompense, dans son sujet d'étude sur les mécanismes de motivation intrinsèque et extrinsèque[14],[15],[16]. Il a également été utilisé en 1976 par Teresa Amabile (en), William DeJong (en) et Mark Lepper (en)[17].

Notes et références
  1. Gardner 1958.
  2. (en) Thorleif Bundgaard, « SOMA News: The birth of SOMA ? », sur Thorleif's SOMA page, .
  3. (da) « Sammenlægnings- eller Puslespil med ikke- kasseformede Klodser », brevet danois no 52215, déposé le , protégé le , publié le  ; reproduit sur Espacenet, Office européen des brevets.
  4. (en) « Toy Building or Puzzle Blocks », brevet britannique no 420,349, déposé le , publié le  ; reproduit sur Espacenet, Office européen des brevets.
  5. Jean-Paul Delahaye, « Les 27 petits cubes de Piet Hein », Pour la science, no 382,‎ , p. 80 (lire en ligne).
  6. Gardner 1961. Au début du chapitre est mise en exergue une citation du roman évoquant la drogue soma :
    « ... no time, no leisure ... not a moment to sit down and think — or if ever by some unlucky chance such a crevice of time should yawn in the solid substance of their distractions, there is always soma, delicious soma ... »
    traduit par Jules Castier :
    « [...] pas un instant, pas un loisir [...] pas un moment pour s'asseoir et penser, ou si jamais, par quelque hasard malencontreux, une semblable crevasse dans le temps s'ouvrait béante dans la substance solide de leurs distractions, il y a toujours le soma, le soma délicieux [...] »
    .
  7. (en) David J. Darling, The Universal Book of Mathematics : From Abracadabra to Zeno's Paradoxes, Hoboken, John Wiley & Sons, , 383 p. (ISBN 0-471-27047-4), p. 295–296.
  8. (en) Elwyn Berlekamp, John Conway et Richard Guy, Winning Ways for your Mathematical Plays, vol. 2 : Games in Particular, New York, Academic Press, (ISBN 0-12-091152-3 et 0-12-091102-7), p. 735.
  9. (en) Jay P. Fillmore et S. G. Williamson, « On Backtracking: A Combinatorial Description of the Algorithm », SIAM Journal on Computing, vol. 3, no 1,‎ , p. 41–55 (DOI 10.1137/0203004), voir p. 51–55 pour le cube Soma.
  10. (en) « Fastest time to complete a Soma cube », Guinness World Record.
  11. (en) Deepika Burli, « He can solve Rubik’s Cube underwater », The Times of India, .
  12. (en) Akhila Damodaran, « Bangalore boy becomes first Indian to set record in speed solving, unicycling », The New Indian Express, .
  13. (en) « Fastest time to complete a Soma cube blindfolded », Guinness World Record.
  14. (en) Daniel Pink, Drive : The Surprising Truth about what Motivates Us, New York, Riverhead Books, , 242 p. (ISBN 978-1-59448-884-9), p. 5–9 ; Daniel Pink (trad. de l'anglais par Marc Rozenbaum), La vérité sur ce qui nous motive : Tout ce qu’il faut savoir pour transformer sa vie et aller de l’avant !, Paris, Leduc.s, coll. « Business », , 245 p. (ISBN 978-2-84899-454-3), p. 15–19.
  15. (en) Edward Deci, « Effects of externally mediated rewards on intrinsic motivation », Journal of Personality and Social Psychology, vol. 18, no 1,‎ , p. 105–115 (DOI 10.1037/h0030644).
  16. (en) Edward Deci, « Intrinsic motivation, extrinsic reinforcement, and inequity », Journal of Personality and Social Psychology, vol. 22, no 1,‎ , p. 113–120 (DOI 10.1037/h0032355).
  17. (en) Teresa Amabile, William DeJong et Mark Lepper, « Effects of externally imposed deadlines on subsequent intrinsic motivation », Journal of Personality and Social Psychology, vol. 34, no 1,‎ , p. 92–98 (DOI 10.1037/0022-3514.34.1.92).

Voir aussi

Bibliographie
  • (en) Martin Gardner, « Mathematical Games : A Game in Which Standard Pieces Composed of Cubes are Assembled into Larger Forms », Scientific American, vol. 199, no 3,‎ , p. 182–196 (JSTOR 24941116), reproduit dans :
    • (en) Martin Gardner, The Second Scientific American Book of Mathematical Puzzles & Diversions, New York, Simon & Schuster, (réimpr. 1987), 254 p. (ISBN 0-226-28253-8), chap. 6 (« The Soma Cube »), p. 65–77 [lire en ligne].
    • (en) Martin Gardner, Origami, Eleusis, and the Soma Cube : Martin Gardner's Mathematical Diversions, Cambridge, New York, Cambridge University Press, coll. « The New Martin Gardner Mathematical Library » (no 2), , 234 p. (ISBN 978-0-521-75610-5 et 978-0-521-73524-7), chap. 6 (« The Soma Cube »), p. 51–65.
  • (en) Martin Gardner, « Mathematical Games : Pleasurable problems with polycubes, and the winning strategy for Slither », Scientific American, vol. 227, no 3,‎ , p. 176–184 (JSTOR 24927437).
  • (en) Christoph Peter-Orth, « All solutions of the Soma cube puzzle », Discrete Mathematics, vol. 57, nos 1–2,‎ , p. 105–121 (DOI 10.1016/0012-365X(85)90160-8).

Lien externe
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