跳至內容

黑塞二十七面體

本頁使用了標題或全文手工轉換
維基百科,自由的百科全書
黑塞二十七面體
黑塞二十七面體
投影到實二維空間的平行投影
類別複正多面體
對偶多面體黑塞二十七面體(自身對偶)
數學表示法
考克斯特符號
英語Coxeter-Dynkin diagram
3node_1 3 3node 3 3node 
施萊夫利符號3{3}3{3}3
性質
27個3{3}3
72條3{}英語Trion (geometry)
頂點27
歐拉特徵數F=27, E=72, V=27 (χ=-18)
特殊面或截面
皮特里多邊形
十二邊形
梵奧斯截面
英語Van_Oss_polygon
12個3{4}2
組成與佈局
面的種類莫比烏斯-坎特八邊形
頂點圖3{3}3
邊的種類三元稜英語Trion (geometry)
佈局矩陣
英語Configuration_(polytope)
對稱性
謝潑德群
英語Shephard groups
L3 = 3[3]3[3]3, order 648
特性

幾何學中,黑塞二十七面體(Hessian polyhedron)是一個複正多面體,其位於希爾伯特空間中由27個莫比烏斯-坎特八邊形組成[1],共有27個、72條三元邊[註 1]和27個頂點,是一個自身對偶的多面體[註 2][2],其可以視為實數空間的四面體在複數空間中的類比[3]

由於這種形狀與黑塞排佈共享複排佈英語Complex configuration結構,即12條線上有9個點,每條線上有3個點,每個點上有4條線,因此考克斯特將這種形狀以路德維希·奧托·黑塞的名字命名。[5]

黑塞二十七面體是一種位於複數空間的立體,其對應到實數空間同樣也有一種實數空間的代表,其為221多胞體英語2_21_polytope,考克斯特表示法計為nodes_10r 3ab nodes split2 node 3 node ,其在六維空間中[1]與黑塞二十七面體共用其27個頂點,其216條邊可透過將三元邊3{}替換成3條簡單邊即可於221中被觀察到。[6]

性質

[編輯]

黑塞二十七面體由27個全等的莫比烏斯-坎特八邊形組成[1],共有27個面、72條邊和27個頂點[2],其72條邊皆為三元邊,每個邊皆連接了3個頂點[7];其27個頂點中,每個頂點皆為8個莫比烏斯-坎特八邊形的公共頂點,即頂點圖莫比烏斯-坎特八邊形,換句話說即黑塞二十七面體是一個自身對偶多面體。[註 2][2]

對稱性

[編輯]

複鏡像群英語Complex reflection group3[3]3[3]33node 3 3node 3 3node 對稱性,階數為648階[1],這種對稱性又可以稱為黑塞群英語Hessian group。其在每個頂點有27個3node 3 3node 副本,階數為24階,其有24個三階反射對稱性。其考克斯特數為12,且具有基本不變量3,6和12的度數,其可以在多面體的投影對稱性中被觀察到。[6]

頂點座標

[編輯]

對於λ, μ = 0,1,2,黑塞二十七面體的27個頂點可以在三維的複數空間中給出:[8]

(0,ωλ,−ωμ)
(−ωμ,0,ωλ)
λ,−ωμ,0)

其中.

面的組成

[編輯]
黑塞二十七面體,其中一個面以藍色表示。

黑塞二十七面體由27個全等的莫比烏斯-坎特八邊形組成[1]。莫比烏斯-坎特八邊形是一種由8個頂點和8條稜所組成的幾何結構,其在施萊夫利符號中可以用3{3}3來表示、在考克斯特記號中可以用3node_1 3 3node 來表示。與一般的八邊形不同,莫比烏斯-坎特八邊形位於希爾伯特平面,且構成這種形狀的稜每個稜階連接了三個頂點,稱為三元稜或三元邊(Trion),這種幾何結構在施萊夫利符號中可以用3{}來表示。[9]

莫比烏斯-坎特八邊形的正投影圖
考克斯特平面 B4 F4
對稱性 [8] [12/3]

正交投影

[編輯]

黑塞二十七面體有8種具有特殊對稱性的正交投影。其中重合的頂點以不同顏色表示,其72個三元邊被繪製為3條一般的邊。其中,第一種代表了E6的考克斯特平面[1]

考克斯特平面正交投影
E6
[12]
Aut(E6)
[18/2]
D5
[8]
D4 / A2
[6]

(1=紅,3=橘)

(1)

(1,3)

(3,9)
B6
[12/2]
A5
[6]
A4
[5]
A3 / D3
[4]

(1,3)

(1,3)

(1,2)

(1,4,7)

用途

[編輯]

部分研究中,此形狀用於表示標準模型中一些基本粒子的關係[10]

相關多面體及其他幾何結構

[編輯]

亞歷山大·威廷英語Alexander Witting命名的複空間四維正多胞體——威廷二百四十胞體英語Witting polytope是一種由240個黑塞二十七面體所組成的四維正多胞體,其胞和頂點圖皆為黑塞二十七面體。[11]

參見

[編輯]

註釋

[編輯]
  1. ^ 數學中,邊或通常可以代表頂點皆只位在單一軸上並不涉及其他軸分量組成的幾何結構,例如x軸上的(2,0)連接到(3,0)的棱,但若將每一個維度從實數推廣至複數,則「軸」的概念可以被替換為高斯平面,這意味着稜不再只是一條線段,而可能是高斯平面上的一個區域。而三元邊或三元棱則為連接三個頂點所構成複數空間的棱。這種結構無法存於實空間,在實空間中,三元棱對應的幾何結構為三角形
  2. ^ 2.0 2.1 對偶多面體為本身的多面體稱為自身對偶多面體

參考文獻

[編輯]
  1. Coxeter, H. S. M., Moser, W. O. J.; Generators and Relations for Discrete Groups (1965), esp pp 67–80.
  2. Coxeter, H. S. M.; Regular Complex Polytopes, Cambridge University Press, (1974).
  3. Coxeter, H. S. M., Shephard, G.C.; Portraits of a family of complex polytopes, Leonardo Vol 25, No 3/4, (1992), pp 239–244,
  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Stacey, Blake C, Sporadic SICs and Exceptional Lie Algebras, sunclipse, December 30, 2018 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 Duke, Andrew Cameron, Cube-like regular incidence complexes, Northeastern University, 2014 
  3. ^ Krishnan, R and Harrison, PF and Scott, WG. Fully constrained Majorana neutrino mass matrices using . The European Physical Journal C (Springer). 2018, 78 (1): 74. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 Coxeter, H.S.M., Regular Complex Polytopes, Cambridge University Press, 1991, ISBN 0-521-39490-2 
  5. ^ Coxeter, Complex Regular polytopes,[4] p.123
  6. ^ 6.0 6.1 Briand, Emmanuel and Luque, Jean-Gabriel and Thibon, Jean-Yves and Verstraete, Frank. The moduli space of three-qutrit states. Journal of mathematical physics (AIP). 2004, 45 (12): 4855––4867. 
  7. ^ Complex Regular Polytopes,[4] 11.1 Regular complex polygons p.103
  8. ^ Coxeter, HSM. The equianharmonic surface and the Hessian polyhedron. Annali di Matematica Pura ed Applicata (Springer). 1974, 98 (1): 77––92. 
  9. ^ Complex Regular Polytopes,[4] 11.1 Regular complex polygons p.103
  10. ^ de Wet, JA, A Standard Model Algebra, International Mathematical Forum 7 (51), 2012, 7 (51): 2519––2524 
  11. ^ Lei, Y. Hessian Polyhedra, Invariant Theory and Appell Hypergeometric Functions. World Scientific Publishing Company. 2018: p.127. ISBN 9789813209497.