■高次元結晶の世界(その54)
高次元では4種類の基本的な空間充填(A,A^,D,D^群)があります。
3次元では[1]=[2],[3]=[4]となって、切頂点八面体と菱形12面体の2種類だけ
4次元では[2]=[3]となって3種類
5次元以上では4種類となります。
これを直観的に理解させるため、石井先生にアニメを作ってもらっていますが、最も重要な原始的平行多面体(ミンコフスキー)に相当するものがまだありません。
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[1]ミンコフスキー結晶
(3,3}(111)
(3,3,3}(1111)
(3,3,3,3}(11111)
(3,3,3,3,3}(111111)
すなわち,正単体系の置換多面体で,ファセット数2(2^n−1)の結晶である.すなわち,2次元では6角形,3次元では切頂八面体,4次元では30胞体,5次元では62胞体となる.これらと同じfベクトルをもつ異なる多胞体は存在しない.
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[2]BCC結晶
(3,4}(110)
(3,3,4}(0100)
(3,3,3,4}(01100)
(3,3,3,3,4}(001000)
すなわち,正軸体.立方体系の切頂多面体である.そのファセット数は2^n+2nになるが,3次元では切頂八面体となり[1]と一致,4次元では24胞体(正24胞体),5次元では42胞体となる.ただし,2次元では8角形ではなく4角形となる.3次元ではこれらと同じfベクトルをもつ異なる多胞体はあるが,4〜6次元では存在しない.
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[3]FCC結晶
(3,4}(010)の双対
(3,3,4}(0100)の双対
(3,3,3,4}(01000)の双対
(3,3,3,3,4}(010000)の双対
すなわち,正軸体・立方体の中点切頂多面体の双対である.ファセット数は2n(n−1)になる.これらと同じfベクトルをもつ異なる多胞体は存在しない.
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[4]HCP結晶
(3,3}(101)の双対
(3,3,3}(1001)の双対
(3,3,3,3}(10001)の双対
(3,3,3,3,3}(100001)の双対
すなわち,正単体系のワイソフ多面体の双対である.ファセット数はn(n+1).5次元では,これらと同じfベクトルをもつ異なる多胞体が存在する.しかし,これはfベクトルが一致しているだけであって,重複しているわけではない.
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