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终极井字棋

关于分形结构的游戏

2013年,在数学系的一次野餐活动上,我偶然知道了这个游戏,并在之后写了一篇介绍它的文章。那篇文章引发了短暂的互联网现象,不但登上了黑客资讯(Hacker News)的头条 ,还登上了红迪网(Reddit)的首页 ,甚至催生了一个小型的手机APP 产业。我的职业生涯在很大程度上归功于这款游戏,所以我深入思考了它与众不同的原因。是游戏规则巧妙,还是因为下棋策略不复杂,抑或它和极限飞盘 运动之间存在潜在的联系?

近年来,我逐渐发现,使终极井字棋变得无可取代的是另一种特质——分形(我早就应该想到这一点)。

从空中的云朵到天边的海岸线,再到大树的枝杈,我们生活在分形的包围之中,也许这就是为什么终极井字棋玩起来让人感觉如此自然。这是传统井字棋一直渴望成为的样子。

这个游戏怎么玩?

你需要准备什么? 2名玩家、笔和纸。画一个大的井字棋盘,然后在每个方格中填上小的井字棋盘。

玩家的目标是什么? 赢得3个可以连成一条线的小棋盘。

游戏的规则是怎样的呢?

(1)玩家轮流标记自己的方格。游戏的第一步可以设定在任何方格。但在此之后,你必须根据对手之前的行动在小棋盘上操作。该怎么做呢?

就是无论他们选择哪个方格,你都必须在与其位置对应的小棋盘上进行下一步。

(2)如果你在 小棋盘上占领了3个连成一条线的方格 ,你就赢得了这个小棋盘。这样一来,这个小棋盘就被关闭了,此时对方玩家则需要在其他小棋盘上操作下一步。

(3) 占领连成一条线的3个小棋盘的玩家获胜。

关于其他可能的获胜条件,详见终极井字棋的变体及相关游戏。

游戏体验笔记

2018年5月的一天,我在538网站 上浏览新闻时,看到一个令人惊讶的新闻标题。“唐纳德·特朗普(Donald Trump)没在玩《3D国际象棋》,”资深记者奥利弗·罗德(Oliver Roeder)在这则头条新闻中写道,“他玩的是终极井字棋。”

当时,人们花了很多时间分析特朗普总统的行为。他从一场政治斗争跳到另一场政治斗争,常常因为一时兴起就改变讨论的主题。他是在实施什么大计划吗,或者只是遵从内心疯狂的冲动?“他是不是以为自己在玩《3D国际象棋》?”批评者经常打趣道。奥利弗·罗德对此观点表示赞同。但在他看来,特朗普完全是在玩另一场游戏。

国际象棋只有一个战场,而终极井字棋有很多。“这些战场以奇怪而复杂的方式相互作用,”罗德写道,“即便是一局经过深思熟虑的终极井字棋游戏,乍一看也很随意、简单,甚至愚蠢至极。”这是一个“流动的、不断变化目标的”游戏,适用的策略包括“声东击西、拖延误导和即兴发挥”(这一策略像极了特朗普的媒体策略)。

这是良好的政治状态吗?也许不是。那么,这是良好的游戏状态吗?绝对是的。不仅如此,它还是一个绝妙的空间概念:一种分形视觉,让大棋盘和小棋盘之间产生共鸣。

如此一来,就营造出一种局势紧张的氛围。在小棋盘上看起来不错的一步棋,(如占据了中心方格)在整体布局中可能会变成一个错误(将对手送到中心棋盘)。要想获胜,你必须实现这2个层面的平衡,去做那些政治活动家努力做的事:全球化思维,本地化行动。

这个游戏从何而来?

我能找到的最早版本是1977年的一款桌游,名为“Tic Tac Toe Times 10”。后来有一个名叫“Tic Tac Ku”的版本赢得了2009年的门萨精选奖,它的规则和现在略有不同(玩家要想获胜,需要先占领9个小棋盘中的5个,而不是占领连成一条线的3个小棋盘)。几年后,一个名为“Tic Tac Ten”的电子版本问世,游戏规则的改变加速了游戏的进程:只要占领1个小棋盘,你就赢得了整场游戏。尽管如此,我在2013年发表的博客文章仍然标志着这款游戏进入了流行语行列。

这个游戏有很多不同的名字。维基百科中提到的有“超级井字棋”“战略井字棋”“变体井字棋”和“井字棋二次方”等,但遗漏了我听到的另外2个,即我最喜欢的“分形井字棋”和最不喜欢的“井字棋空间”。 [1] 无论如何,“终极”这个词似乎被人们记住了。这是我无比自豪的一点,因为它是我奥克兰特许高中的学生想出来的。加油,斗牛士们!

为什么这个游戏很重要?

因为我们生活在一个分形世界里。

分形是指在不同尺度上看起来相同的东西。它对放大漠不关心,对缩小也无动于衷。看到树枝如何分裂成更小的树枝了吗?每一根树枝都是整体的微缩版。还有那沿着锯齿状曲线延伸的海岸线,在不同的尺度上看起来也都一样,甚至连云朵蓬松的结构也具有分形的特性。

这些分形事物蕴含的美感绝非偶然。一个简单的设计原则在不同的尺度上无限重复,就能创造出迷人的复杂性。这就是《混沌》( Chaos )的作者詹姆斯·格雷克(James Gleick)所说的“一种摇摆不定且充满活力的和谐”。

19世纪,分形溜进了数学界的聚会,它不请自来,显得有些格格不入。分形带来的那些新形状参差不齐、不成体系,而且很难描述。数学家用“病态”这个词来形容它们,因为它们破坏了几何学的所有规则。

然而,几十年来,从没有人正儿八经地给这些形状归类,它们只是一堆兼容性很差的玩具。直到20世纪,数学家伯努瓦·曼德尔布罗特(Benoit Mandelbrot)将它们统称为“分形”(fractal),并开始将其视为“治疗”方法,而不是疾病。他用“分形”治疗什么呢?嗯,根除那个认为三角形、正方形和锥形与物理现实有关的疯狂老观点。根据伯努瓦的说法,真正病态的是我们在学校里教的几何知识。“云不是球体,”他写道,“山不是锥形的,海岸线不是圆形的,树皮不是光滑的,闪电也不是沿直线传播的。”

大自然不属于欧几里得的世界,它属于分形世界。

柏拉图肯定很讨厌分形几何。这位古代哲学家是如此坚定地相信纯粹的欧几里得几何,他在一次对话中曾假定整个宇宙是由三角形——确切地说,是两类堪称学生梦魇的“特殊直角三角形”——构成的。

嗯,好的,柏拉图,请你浏览一下照片墙(Instagram)上你最喜欢的自然风光类账号。你看到了多少个30°—60°— 90°直角三角形?

现在再来看看,有多少个分形?分形比直角三角形更常见,不是吗?

大自然就是一个分形花园。山是锯齿状的岩石堆,顶部是更小的岩石堆,而它们的顶部是更小更小的岩石堆。在你的肺里,从气管开始分支、分支,再分支,平均分支23次,最后形成像气球一样的小肺泡,向血液中输送氧气。简言之,你的呼吸就来自分形。早在分形几何学诞生的几十年前,地质学家就已经意识到,小河床和大峡谷在照片中很难区分,所以他们总是会在画面中放一个镜头盖或锤子作为比例参考。

每个小事物都是一个微观世界,每个大事物都是一个宏观世界,每一个尺度都与另一个尺度相呼应。

当然,准确地说,我办公室窗外的那棵树并没有无限次地分支,估计最多不超过8次。然而,根据数学家迈克尔·弗雷姆(Michael Frame)和诗人阿米莉亚·厄里(Amelia Urry)合著的《分形世界》( Fractal Worlds )一书所述,这已经足够了。一个事物至少得有3个自相似的层级,才能被称为“分形”。终极井字棋,作为由正方形组成的正方形再组成的正方形,符合这一条件。如果你想更深入一级,把9个这样的游戏组合成一个由729个正方形构成的棋盘,请便。

我承认,终极井字棋缺少分叉闪电的戏剧性。它是一种人为的分形,就像人造电容器里的分形,汤姆·斯托帕德(Tom Stoppard)戏剧里的分形,或者萨尔瓦多·达利(Salvador Dalí)画作中的分形。尽管如此,就像所有蕴藏着人类智慧的作品一样,终极井字棋从大自然的深井(这口井里充满了分形)中汲取灵感。

“从普朗克长度到整个宇宙都可能存在分形结构,”迈克尔和阿米莉亚写道,“也许还覆盖所有出现分支变化的宇宙。据我们所知,更大的尺度范围是不可能的。”

也许我的学生在给分形井字棋取这个最贴切的名字“终极”时,就已经想到了这一点。

变体及相关游戏

单次胜利: 首先占领任意1个小棋盘的玩家将赢得这场游戏。

多数规则: 为了获胜,你必须占领比对手更多的小棋盘。它们的排列不重要,重要的是它们的数量。

共享领地: 在一般的游戏中,如果1个小棋盘被占领后没有和其他2个被占领的小棋盘连成一条线,对双方玩家来说都没有意义。但如果你愿意,你可以把它视为2名玩家共有(这样就更容易连赢3个棋盘)。

终极掉落三: 本·伊赛克(Ben Isecke)给了我这个想法,这是终极井字棋和四子棋的完美结合。游戏其他步骤与终极井字棋一样,除了一点,即无论你把×或○放在哪里,它都会“掉落在”离那个小棋盘中尽可能远的位置。在任何一个迷你棋盘上优先占领可以连成一条线的3个方格的玩家就是赢家(或者也可以定为优先占领连成一条线的3个小棋盘)。

在每个回合中,你只有3个选择:左、中、右。结果便是游戏过程变得让人更紧张、压力更大,但仍然非常复杂。

双重游戏: 在原来的游戏中,对手的走法决定了你下一步必须走的小棋盘,而双重游戏则扭转了这一局面。现在的情况是,对手的走法决定了你下一步必须走的小方格,但选择哪个小棋盘由你而定。

你也可以这样理解这个游戏:原来的游戏是把玩家送到一座城市,然后由玩家选择其中一个社区。这个版本是事先规定一个社区,玩家可以选择任意一座城市并占领整个社区。

这是一场艰苦的比赛。我只能勉强走一步看一步,很难思考更多。一定要注意最新的那一步,否则一不留神就会迷路。

[1] 我认为,每个对语言较真的人都可以进行一场注定失败的堂吉诃德式战斗,但是只允许进行一场。如果你对非字面意义上的“literally”(literally原意为“确实的、字面意义上”,但常被用于夸张地强调,导致它的本意丧失)感到愤怒,那你就不能对“irregardless”(regardless本身为否定词,意为“不管”,加上“ir”后本应为双重否定,但在口语中,irregardless仍被习惯性地当作“不管”来用)这个词再出拳了。如果你愿意战死在“data(数据)应该是复数”的那座山上,你就不能同时死在旁边“begs the question and raises the question”(begs the question原意为“回避问题”,但在实际使用中,常被误用为“提出问题”,即被当作“raises the question”使用)的那座山上。你必须选择一场对你来说最重要的,并且你认为人类文明赖以生存的战斗。我选择的战斗是“inception”这个词。2010年,那部令人瞩目的电影《盗梦空间》,原名为 Inception ,“inception”指的是在别人头脑中植入想法,让他们以为这个想法是自己产生的。这是个非常有用的概念,是我试图对生命中的每个人做的,就像他们同时(更成功地)对我做的那样。可惜的是,这部电影令人难忘的高潮是一个嵌套的梦中梦结构。因此,人们开始使用“inception”来形容“物中物”,如在比萨(pizza)上面加一个迷你比萨就成了“pizza-ception”。在我看来,“inception”在这里的使用太蠢了,因为它不但挤走了嵌套概念的专有名称(分形比萨),还让“植入想法”这个概念没有词可以用了(“pizza-ception”的意思本来应该是“植入比萨的想法”)。 4yqmxPyJH9uRiPJUSA44OQ+uUBP19M6Sr/NLPHf0wbumtA99TR8M5fFvck0k8LGP

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