
【化】 symmetry group
symmetry
【化】 symmetry
【醫】 symmetry
bevy; caboodle; clot; cluster; covey; flock; gang; group; horde; knot; swarm
throng; troop
【醫】 group; herd
對稱性群(Symmetry Group)是數學與物理學中描述物體或系統對稱性特征的核心概念,其定義為“保持物體形狀或系統性質不變的變換所構成的集合,并滿足群論的四條公理(封閉性、結合律、單位元、逆元)”。在漢英詞典中常對應為“symmetry group”,強調通過代數結構量化對稱操作的系統性。
從數學角度,對稱性群可分為離散群(如正多邊形的二面體群)和連續群(如三維旋轉群SO(3))。以晶體結構為例,230種空間群被用于完整描述晶體原子排列的對稱性特征,這一分類源自費多羅夫-熊夫利-巴洛定理的嚴格證明。
在物理學領域,諾特定理揭示了對稱性群與守恒定律的對應關系:時間平移對稱性對應能量守恒,空間平移對稱性對應動量守恒,而規範對稱性群(如U(1)群)則構成了電磁相互作用的理論基礎。楊振甯和米爾斯提出的非阿貝爾規範群(SU(2)等)更成為粒子物理标準模型的核心數學框架。
實際應用中,化學中的點群(如水分子的C₂ᵥ群)被用于預測分子振動光譜,而建築學中的Wallpaper群(17種二維周期性模式)指導着裝飾圖案設計。這些分類體系均建立在群論嚴格數學推導基礎之上。
參考來源:
對稱性群(Symmetry Group)是數學和物理學中用于描述對象或系統對稱性結構的群論概念。其核心思想是:所有保持對象不變的操作(如旋轉、反射、平移等)構成的集合,若滿足群的定義條件,則稱為該對象的對稱性群。
群需滿足四個公理:
點群
描述有限幾何圖形(如正多邊形、晶體)的對稱性。例如:
空間群
用于晶體學,包含平移對稱性。三維晶體有230種空間群分類。
連續群
如旋轉群$SO(3)$(三維空間旋轉)和$U(1)$(電磁規範對稱性),用于描述連續對稱性。
對稱性群揭示了對象的内在結構特征。例如,正十二面體的對稱性群$A_5$(120階)與其頂點排列的對稱性直接相關,而魔方(Rubik's Cube)的群包含約$4.3times10^{19}$種操作。
總結來看,對稱性群是連接抽象數學與具體科學問題的重要工具,其研究貫穿幾何學、材料科學、量子力學等多個領域。
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