五次对称性

更新时间:2024-08-17 20:39

五次对称性是指,绕对称轴旋转2π/5角度后,恢复自身的对称性。

定义

早在2000多年前,希腊的数学家就证明了用正多边形构成的多面体只有五种,即用正方形构成的立方体,用正三角形构成的四面体、八面体和二十面体,以及用正五边形构成的十二面体。前三种面体比较简单,都具有432或者23的立方点群对称,常见于立方晶系的晶体中。后面两种多面体尽管外形不同,但都具有235点群对称,且以五次对称为其特征。二十面体中,五次对称轴贯穿两个相对的顶点,共有6个;十二面体中,五次对称轴穿过两个相对但反转了的正五边形的中心,也是6个。

柏拉图的原子学说认为这五种正多面体就是物质的基本单元,即水(20面体)、火、土、空气、宇宙(12面体)。所以这五种正多面体也被称为柏拉图多面体

人们则发现了更多的具有五次对称性的正多面体,如足球的32面体,富勒烯(碳60)分子,等等。

图片来源:科学网

晶体中

1996年,伊能(Ino)惊奇地发现,蒸发到NaCl晶体上的金团簇呈五次对称性。这和众所周知的晶体对称性规律相矛盾,因为传统固体物理教程指出五次对称性不会存在于完美晶体中。而人们发现了五次对称性,且后来人们又在Ag,Ni,Pt和Pd团簇中均发现了五次对称性。

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