为何立方晶系中没有底心立方？
咱们先聊聊这个“立方晶系”和“底心立方”，它们听起来有点拗口，但其实是解释物质微观结构时特别常用的概念。
首先，得把“晶体”这个事儿说清楚。晶体可不是你随便抓起一把盐或者一块糖就能代表的，真正的晶体，它们的原子（或者分子、离子）是按照一种非常有规律、有重复性的三维结构排列的，就像搭积木一样，一层一层，一排一排，都规规矩矩的。这种重复的最小单位，咱们管它叫“晶胞”。
“立方晶系”呢，就是一种特别的晶体结构。顾名思义，它的晶胞是一个立方体。但这个立方体不是空心的，里面得有原子。立方体当然有八个角，而且它有六个面，每个面都有一个中心。
那么，在这个立方体的晶胞里，原子可以怎么个摆法呢？主要有这么几种：
1. 简单立方（Simple Cubic, SC）：这种最简单，原子就只放在立方体的八个角上。因为每个角上的原子都被周围的七个晶胞共享，所以每个晶胞实际只“拥有”1/8个原子。
2. 体心立方（BodyCentered Cubic, BCC）：在这种结构里，除了八个角的原子，立方体最正中心还有一个原子。这个中心原子只属于这一个晶胞，所以每个晶胞实际拥有1 + 8 (1/8) = 2个原子。
3. 面心立方（FaceCentered Cubic, FCC）：在这种结构里，除了八个角的原子，立方体六个面的正中心也各有一个原子。每个面的原子被两个晶胞共享，所以每个晶胞实际拥有3 + 8 (1/8) = 4个原子。（注意：这里有6个面，每个面中心有个原子，但有8个角，每个角有1/8个原子，所以是 6 (1/2) + 8 (1/8) = 3 + 1 = 4个原子。）
重点来了，为什么立方晶系里就没有“底心立方”呢？
这里咱们说的“底心立方”，指的是原子只在立方体的八个角上，然后只在“底部”（比如下面这一个面）的中心有一个原子。
你可能要问，这听起来也挺符合规律的呀，为什么就不行呢？
问题就出在“重复性”和“对称性”上。晶体结构之所以能形成，是原子在三维空间里找到一个最稳定、能量最低的排列方式。这种排列方式必须是能够无限重复，并且在某种程度上保持对称的。
想象一下，你搭积木，必须得让每一层、每一块都尽可能地密实、稳固。
在立方晶系里，我们定义的“晶胞”必须能通过平移（沿着三个互相垂直的轴线）来完全覆盖整个三维空间，并且在每个平移操作后，晶体看起来都一样，这叫做空间周期性。
如果咱们定义一个“底心立方”的晶胞：八个角上有原子，底面中心有一个原子。那么，当你用这个晶胞去重复堆积的时候，你会发现一个问题：
“上面”和“下面”不对称：你底面的中心有个原子，但顶面中心没有。当你尝试把这个晶胞向上、向下、向左、向右、向前、向后重复堆积时，会发现原来的“底面”在下一个晶胞里可能就变成“侧面”或者“顶面”了。这种不对称性，意味着你用这个“底心立方”的晶胞，是无法在三维空间里无缝、周期性地铺满整个空间的，最终的结构就不是一个严格意义上的立方晶系。
空间对称性不满足：晶体结构必须具有特定的空间对称性，比如可以绕某个轴线旋转多少度保持不变，或者可以进行反射操作。立方晶系本来就具有很高的对称性。一个“底心立方”的结构，破坏了立方体本来就有的很多对称性，使得它无法在这个“立方”的框架下成为一个基础且可重复的单元。
能量最低原理：大自然总是倾向于选择能量最低的状态。原子在形成晶体时，会相互吸引、排斥，最终找到一个能量最低的稳定结构。如果原子只是简单地放在角上和底面中心，这种排列方式可能并不是最有效的利用空间、能量最低的方式。相比之下，体心立方和面心立方能够让原子更紧密地结合，获得更低的能量。
更形象地说，就像我们定义地图上的一个“街区”。
简单立方就像一个空心的正方形街区，只有四个角有标志。
体心立方就像这个正方形街区中间还有一个特别的地标。
面心立方就像这个正方形街区的四个角和四个边的中心都有地标。
当我们想用这些“街区”去填满一张无限大的纸（代表三维空间），并且希望每块“街区”的边界都能无缝对接，整个纸上的格局看起来都一样时，你就会发现，一个只有“下面”有地标的“底心立方”街区，无论你怎么摆放，总会在某些地方出现“空隙”或者“不对称”，没法像其他几种一样，完美地“密铺”整个空间。
所以，不是我们“故意”不设立“底心立方”，而是从数学和物理规律上，它就无法作为立方晶系的一个有效、可重复、且符合能量最低原理的基本单元。它无法满足立方晶系所要求的空间周期性和对称性要求，最终无法形成一个稳定、完整的晶体结构。
科学家在研究晶体结构时，是基于原子排列的实际观测和理论计算来定义的。体心立方和面心立方是自然界中真实存在的、非常常见的晶体结构，而“底心立方”这样的概念，则无法在实际的晶体结构中找到对应。
首先，得把“晶体”这个事儿说清楚。晶体可不是你随便抓起一把盐或者一块糖就能代表的，真正的晶体，它们的原子（或者分子、离子）是按照一种非常有规律、有重复性的三维结构排列的，就像搭积木一样，一层一层，一排一排，都规规矩矩的。这种重复的最小单位，咱们管它叫“晶胞”。
“立方晶系”呢，就是一种特别的晶体结构。顾名思义，它的晶胞是一个立方体。但这个立方体不是空心的，里面得有原子。立方体当然有八个角，而且它有六个面，每个面都有一个中心。
那么，在这个立方体的晶胞里，原子可以怎么个摆法呢？主要有这么几种：
1. 简单立方（Simple Cubic, SC）：这种最简单，原子就只放在立方体的八个角上。因为每个角上的原子都被周围的七个晶胞共享，所以每个晶胞实际只“拥有”1/8个原子。
2. 体心立方（BodyCentered Cubic, BCC）：在这种结构里，除了八个角的原子，立方体最正中心还有一个原子。这个中心原子只属于这一个晶胞，所以每个晶胞实际拥有1 + 8 (1/8) = 2个原子。
3. 面心立方（FaceCentered Cubic, FCC）：在这种结构里，除了八个角的原子，立方体六个面的正中心也各有一个原子。每个面的原子被两个晶胞共享，所以每个晶胞实际拥有3 + 8 (1/8) = 4个原子。（注意：这里有6个面，每个面中心有个原子，但有8个角，每个角有1/8个原子，所以是 6 (1/2) + 8 (1/8) = 3 + 1 = 4个原子。）
重点来了，为什么立方晶系里就没有“底心立方”呢？
这里咱们说的“底心立方”，指的是原子只在立方体的八个角上，然后只在“底部”（比如下面这一个面）的中心有一个原子。
你可能要问，这听起来也挺符合规律的呀，为什么就不行呢？
问题就出在“重复性”和“对称性”上。晶体结构之所以能形成，是原子在三维空间里找到一个最稳定、能量最低的排列方式。这种排列方式必须是能够无限重复，并且在某种程度上保持对称的。
想象一下，你搭积木，必须得让每一层、每一块都尽可能地密实、稳固。
在立方晶系里，我们定义的“晶胞”必须能通过平移（沿着三个互相垂直的轴线）来完全覆盖整个三维空间，并且在每个平移操作后，晶体看起来都一样，这叫做空间周期性。
如果咱们定义一个“底心立方”的晶胞：八个角上有原子，底面中心有一个原子。那么，当你用这个晶胞去重复堆积的时候，你会发现一个问题：
“上面”和“下面”不对称：你底面的中心有个原子，但顶面中心没有。当你尝试把这个晶胞向上、向下、向左、向右、向前、向后重复堆积时，会发现原来的“底面”在下一个晶胞里可能就变成“侧面”或者“顶面”了。这种不对称性，意味着你用这个“底心立方”的晶胞，是无法在三维空间里无缝、周期性地铺满整个空间的，最终的结构就不是一个严格意义上的立方晶系。
空间对称性不满足：晶体结构必须具有特定的空间对称性，比如可以绕某个轴线旋转多少度保持不变，或者可以进行反射操作。立方晶系本来就具有很高的对称性。一个“底心立方”的结构，破坏了立方体本来就有的很多对称性，使得它无法在这个“立方”的框架下成为一个基础且可重复的单元。
能量最低原理：大自然总是倾向于选择能量最低的状态。原子在形成晶体时，会相互吸引、排斥，最终找到一个能量最低的稳定结构。如果原子只是简单地放在角上和底面中心，这种排列方式可能并不是最有效的利用空间、能量最低的方式。相比之下，体心立方和面心立方能够让原子更紧密地结合，获得更低的能量。
更形象地说，就像我们定义地图上的一个“街区”。
简单立方就像一个空心的正方形街区，只有四个角有标志。
体心立方就像这个正方形街区中间还有一个特别的地标。
面心立方就像这个正方形街区的四个角和四个边的中心都有地标。
当我们想用这些“街区”去填满一张无限大的纸（代表三维空间），并且希望每块“街区”的边界都能无缝对接，整个纸上的格局看起来都一样时，你就会发现，一个只有“下面”有地标的“底心立方”街区，无论你怎么摆放，总会在某些地方出现“空隙”或者“不对称”，没法像其他几种一样，完美地“密铺”整个空间。
所以，不是我们“故意”不设立“底心立方”，而是从数学和物理规律上，它就无法作为立方晶系的一个有效、可重复、且符合能量最低原理的基本单元。它无法满足立方晶系所要求的空间周期性和对称性要求，最终无法形成一个稳定、完整的晶体结构。
科学家在研究晶体结构时，是基于原子排列的实际观测和理论计算来定义的。体心立方和面心立方是自然界中真实存在的、非常常见的晶体结构，而“底心立方”这样的概念，则无法在实际的晶体结构中找到对应。
网友意见
因为可以转换成更简单的四方结构
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