
【化】 spatial symmetry
airspace; interspace; space; vacuum; void
【化】 space
【医】 keno-; space
symmetry
【化】 symmetry
【医】 symmetry
空间对称性(Spatial Symmetry)是一个跨学科的重要概念,在物理学、数学、材料科学和工程学等领域具有核心地位。从汉英词典及专业角度可作如下解释:
在汉语语境中,“空间对称性”可拆解为:
合指物体或物理定律在空间变换下保持不变的性质。
专业定义强调:物理系统的状态或规律在空间坐标变换下保持形式不变,是守恒定律的基础(如动量守恒对应平移对称性)。
平移对称性(Translational Symmetry)
系统沿某一方向平移固定距离后性质不变,常见于晶体结构(如晶格周期性)。
例:石墨烯的六方晶格在平面内平移晶格常数后结构重现。
旋转对称性(Rotational Symmetry)
绕特定轴旋转一定角度(如90°、120°)后系统形态不变。
例:雪花具有六重旋转对称性 。
镜像对称性(Reflection Symmetry)
系统经镜面反射后与原状态重合,亦称左右对称性。
例:人体外形近似具有矢状面镜像对称。
标度对称性(Scale Symmetry)
系统在空间尺度缩放后保持性质不变,见于分形几何及临界现象(如相变点)。
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空间对称性是物理学和数学中描述物体、系统或物理定律在空间变换下保持不变性质的核心概念。它可分为以下几种类型:
平移对称性
指物体或系统在空间平移后保持性质不变。例如:
旋转对称性
物体绕某一轴旋转特定角度后与原状态重合。例如:
反射对称性(镜像对称)
系统在镜像反射操作下保持不变。例如:
物理意义与诺特定理
根据诺特定理,连续空间对称性对应守恒定律:
晶体学中的应用
晶体结构通过空间群分类,包含230种可能组合:
对称性破缺
当系统状态打破原有对称性时发生,如:
该概念在粒子物理、凝聚态、宇宙学等领域均有深刻应用,是理解自然规律统一性的关键框架。
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