点群
群(group)表示一种集合 , 设有一个集合G≡{E,A,B,C,D……}。每一个对称操作可以作为一个元素,一个系统拥有的全部对称操作可以组成一个对称群,每种对称操作是其中一个群元 。由点对称操作组成的群,称为点群 。
在晶体学三维空间中,我们可以将上述的点式对称操作做组合,一共可以组合出32种点群 。进一步如果我们将非点式操作(平移)加进去,可以组合派生出230种空间群 。然而在二维平面中,只能组合出10种点群 。
上图中的通用记号叫作Schoenflies记号,来自于德国数学家Arthur Moritz Schoenflies 。
“C”代表“cyclic(循环)” 。这些对象都有旋转对称性 。下标数字代表具有几重旋转对称性,例如C2表示该群有两重旋转对称操作 。
“D”代表“dihedral(二面角)” 。这些对象同时具有镜面对称性和旋转对称性 。下标数字表示它有几重旋转对称性,也就同时意味着有几条镜面对称线 。如我们之前团花图案,D4表示该群有4重旋转对称操作 , 并且有4个镜面对称操作,相邻二面角相等 。
准晶体
细心的大家可能发现了,之前的二维晶体学点群中唯独缺少 n=5 的情况,这是由于在晶体中存在平移对称性的约束 。随着对晶体学的认知逐渐深入,英国著名的物理学家、数学家和哲学家Roger Penrose给出了可以用图形单元铺满空间,且图案具有5重旋转对称性的方案 。我们将这种铺满的方式称为,Penrose拼接 。
准晶体,是一种介于晶体和非晶体之间的固体 。准晶体花样可以铺满整个平面,但是准晶体没有与晶体相同的的平移对称性 。[5]因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性,如5重旋转对称性 。而具有5次转动对称性的三维有限尺寸的物体也是有的,如艾滋病病毒和云南的荷包 。(准晶体的介绍可以查看往期内容:准晶体的前世今生)
好了,到现在为止,我们集齐了n=1,2,3,4,5,6重的旋转对称性?。?
窗花中的对称性
窗花是贴在窗纸或窗户玻璃上的剪纸,是中国古老的汉族传统民间艺术之一 。在隆重的节日里,农村就会在春节前在家里贴上“角花”和“团花”,以烘托节日的气氛 。[7]我们看到之前的窗花其实可以看到,它们一般都是以高度的对称性为特点 。
相信聪明的大家已经从给出的窗花,还有前面的举例中看出了规律 。窗花图案的对称操作的集合 , 其实就是以中心为不变点的点式操作组成的点群 。
接下来我们从一些简单的剪纸图形出发,
来看看窗花剪纸中的对称规律 。
其他的窗花太复杂了,
于是,不争气的我翻开了,
一本名叫《幼儿剪纸大全》[8]的书 ,
或许我们可以从这里看出一些规律 。
它是这样子的 。
(忽略红绿配色的标注)
……
当然还有送给小伙伴们的祝福!
单独纹样
推荐阅读
- 断桥铝门窗的作用有哪一些 断桥铝门窗的作用有哪一些呢
- 冷烟花 冷烟花和烟花的区别
- 梦到不开花的花 梦到不开花的花预示着什么
- 麻花的做法 麻花的做法家常做法
- 地震常识 地震常识及逃生知识
- 怎么打开微信悬浮窗口 怎么打开微信悬浮窗口功能
- 服务顾问应必备哪些知识结构 服务顾问应必备哪些知识结构和技能
- 主持人的基本礼仪知识是什么 主持人的基本礼仪知识是什么呢
- 大丽花 大丽花的养殖方法和注意事项
- 垃圾分类的小知识有哪一些 垃圾分类小识识