空間群與晶體學記號
空間群的生成元(generators)
一個空間群有無窮多個對稱操作——因為單是晶格平移就讓你能朝各個方向永無止境地重複。然而你不需要一份無窮的清單來描述它。生成元是一小組有限的起始操作,其餘每個操作都能靠反覆組合它們建構出來。它們就像少數幾個基本舞步,以不同順序串接,便編出整套舞蹈。
典型的生成元組只是三個晶格平移(沿 a、b、c)加上少數幾個點、螺旋或滑移操作。你透過組合生成元並反覆施行,就能抵達群中任何一個操作。以 P2_1/c 為例:把生成元給成原點的反演中心與 2_1 螺旋(c 滑移則作為兩者的乘積隨之而來),再加上晶格平移。把這些組合起來,你就從近乎無到有地生成全部四個一般等效位置——進而生成整個空間群。
國際晶體學表為每個空間群印出一組選定的生成元,正是為了讓晶體學軟體能機械化地建構完整對稱:輸入生成元,讓集合在組合下封閉,所有等效位置便輸出出來。生成元的選擇並不唯一——許多不同的極小組都能生成同一個群——但一旦你也固定了原點與設定,一組小而標準的生成元就既方便又無歧義。
在 P-1 中,除晶格平移外只需一個生成元——原點的反演——就足夠了:施行一次得到 (-x, -y, -z),施行兩次回到 (x, y, z),再與平移結合,便重現整個晶體的對稱。
少數幾個生成元,在組合下封閉,便展開成空間群的無窮對稱。
生成元是一種描述,而非晶體中的實體——晶體平等地擁有它所有的操作。不同教科書或程式可能為同一個空間群列出不同的生成元,只要它們生成相同的集合,就全都正確。
又称
另见