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En las aplicaciones de física aparecen los llamados grupos de Lie que, al contrario de los que vimos hasta ahora, son continuos: sus elementos no tienen una cardinalidad finita, y hay infinitos elementos "cercanos" a otros. Para comenzar a tener una imagen de estos grupos, podemos pensar en las rotaciones por un ángulo arbitrario, en el plano, alrededor del origen

Consideremos un vector v en R2, que puede rotar un ángulo rho. La transformación de sus coordenadas puede representarse por una matriz:

Por ejemplo, si el ángulo es de noventa grados, la matriz vale:

Y multiplicando por el vector (1, 0), lo "rota" 90 grados:

Sea el vector v" el vector resultante de aplicar esta rotación. Queremos que tenga la misma longitud que el vector original v. Es decir, la relación v"2 = v2 debe satisfacerse. La norma puede escribirse como la multiplicación:

Donde vT es el vector transpuesto (si v es vector columna, entonces vT es vector fila).

Ejemplo, para el vector (2, 3):

Esto es, si recordamos la reglas de multiplicación de vectors y matrices.

Pero sabiendo que el vector transformado

Y que queremos que la norma se mantenga aún luego de la transformación, se debe cumplir:

Vemos que se cumple porque para cualquier ángulo rho:

Lo que es igual, de nuevo recordando la multiplicación de los elementos de dos matrices:

Para todo ángulo rho. Entonces, queda la identidad

Quedando

Se dice que la matriz general R es ortogonal cuando

Las rotaciones en el plano alrededor del origen forman un grupo, y un grupo de Lie continuo. Las matrices que vimos arriba, entonces, son UNA REPRESENTACION del grupo. El grupo se llama SO(2), de matrices ortogonales en dos dimensiones. La letra S viene de Special, que significa que las representaciones en matrices tienen determinante igual a 1 (uno). La letra O viene de Orthogonal, las operaciones implican la conservación de la norma.

Veremos en el próximo post que SO(2) es subgrupo de otros grupos más generales, y de interés en la física. Todavía no ha aparecido la relación de todos estos grupos y representaciones con la física de partículas, pero paciencia, ya llegaremos.

Nos leemos!

Angel "Java" Lopez
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