Антисимметрия - симметрия объектов не только по геометрическим координатам в пространстве, но и по добавочной дискретной
ногеометрической переменной, которая может принимать лишь 2 противоположных значения:
1. В 3-мерном пространстве при наличии антисимметрии объект описывается
координатами
его точек
и дополнительной переменной x4=1, которую удобно интерпретировать условно как "цвет" точки - черной или белой; если белым
(черным) точкам одного объекта соответствуют черные (белые) точки геометрически равного ему другого объекта, то объекты антисимметричны. Физическими величинами, которые можно
описывать переменной x4, являются знак заряда, направление спина и т. п. Антисимметрия впервые введена Г.
Хеешем (Н. Heesch) (1929), ее полная теория развита А. В. Шубниковым (1951).
Операция изменения переменной x4, при которой объект меняет знак ("цвет"), но остается неподвижным, тождественным самому себе в пространстве, называется
операцией антиотождествления и обозначается 1' (1 - операция обычного отождествления, так что 1'2=1). В антисимметрии имеются 4 вида равенства
между геометрически равными объектами: отождествление, зеркальное равенство, антиотождествление, зеркальное антиравенство (рис.). Зеркальное отражение m меняет хиральность
объекта, превращая его из правого в левый и наоборот; операции антиотождествления 1' соответствует изменение "цвета", а отражение с переменой "цвета" - операция m1'
= m' - меняет одновременно и хиральность и "цвет" объекта. Из любой операции симметрии gi - в трехмерном пространстве можно построить "антиоперацию"
.
Аналогично обычным элементам симметрии можно ввести элементы антисимметрии, каждый из которых одновременно с геометрическим преобразованием
осуществляет изменение знака 4-й переменной. Группы антисимметрии содержат как операции обычной симметрии, так и операцию антисимметрии. Операции обычной
симметрии образуют подгруппу индекса 2 в любой группе антисимметрии:
.
Существует 58 "черно-белых" точечных групп антисимметрии кристаллов
и 32 "серые" (нейтральные) группы
антисимметрии, а также 32 "одноцветные" группы, совпадающие с обычными кристаллографическими точечными группами. В физической интерпретации группы антисимметрии
являются точечными
группами магнитной симметрии кристаллов.
Пространственные трижды периодические группы антисимметрии
(т. н. шубниковскле группы) являются асимметричным расширением
обычных федоровских пространственных групп
, описывающих атомную структуру кристаллов. Групп
всего 1651.
Из
них 1421 (кроме "серых") применяются, в частности, для описания расположения спинов атомов в кристаллах, обладающих магнитными свойствами. Антисимметрия
является одним из обобщений обычной симметрии и может быть формально сведена к одному из вариантов симметрии в 4-мерном пространстве. Другое обобщение антисимметрии - цветная
симметрия. В теории кратной антисимметрии вводятся дополнительные переменные x5=1, х6=
1, ..., каждая из которых описывает
определенный признак объекта.