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Grupos Qu�nticos

1. Aqui se pretende expor os elementos de grupos qu�nticos de forma simples e direta. As constru��es n�o ser�o apresentadas da maneira mais geral poss�vel, e ser�o sempre acompanhadas no exemplo (j� extremamente interessante) do grupo qu�ntico ``mais simples'' Slq(2), deforma��o do grupo alg�brico semisimples Sl(2). Um contexto definitivamente alg�brico ser� adotado: por exemplo, evitaremos men��es a �lgebras C*, e outros objetos anal�ticos. A virtude maior desta filosofia � destacar claramente a natureza (co- ou contra- variante) das opera��es envolvidas, dos diversos tipos de produtos, de cada conceito. 2. N�o h� defini��o satisfat�ria universalmente reconhecida do que seja um grupo qu�ntico. Todas as propostas em vigor sugerem a id�ia de deforma��o de um objeto cl�ssico, que pode ser, por exemplo, um grupo alg�brico, ou um grupo de Lie. E em todas as propostas os objetos deformados perdem as propriedades de grupo: assim, ``grupos" qu�nticos n�o s�o grupos. O que sempre se procura preservar nas deforma��es � o entendimento das diversas representa��es que os objetos admitem. 3. Fixemos as id�ias postulando uma dualidade b�sica que a Matem�tica deste s�culo refletiu em uma quantidade de linguagens diferentes: por um lado, s�o estudados objetos X que possuem uma estrutura geom�trica ou topol�gica. A tais objetos s�o associadas constru��es alg�bricas A(X), que podem ser, por exemplo, �lgebras de fun��es definidas no conjunto X, ou o espa�o de se��es de um fibrado vetorial. Frequentemente gostar�amos de reler nestas �lgebras as estruturas geom�tricas originais, isto �, gostar�amos de recuperar em A(X) nossos objetos iniciais X atrav�s de alguma no��o de espectro S(A(X)) da �lgebra A(X): a situa��o mais desejada � quando voltamos a ter alguma forma de isomorfismo $X\simeq S(A(X))$. O retorno � Geometria a partir das �lgebras A(X) atrav�s de um espectro sugere considerarmos espectros S(A) de �lgebras mais gerais A. Tais espectros s�o objetos que possuem ainda uma Geometria reminescente, quase sempre muito interessante. 4. Esta separa��o b�sica, por um lado a �lgebra em A, e por outro a Geometria (ou Topologia) em X ou em S(A), � uma situa��o ideal: os objetos que vemos na realidade matem�tica nos chegam frequentemente misturados. São, por exemplo, grupos topol�gicos, ou espa�os vetoriais topol�gicos, objetos que tem simultaneamente estruturas alg�bricas e geom�tricas de alguma forma compat�veis. A aplica��o dos funtores usuais A de algebriza��o em um objeto X assim fornece estruturas alg�bricas adicionais sobre os objetos j� alg�bricos A(X), que passam ent�o a admitir, por dualidade, co-multiplica��es. 5. Como um exemplo-paradigma tomamos um grupo alg�brico linear X: algebricamente, um grupo, geometricamente uma variedade... alg�brica (a nota��o consagrada n�o pode evitar armadilhas); al�m disso, as opera��es de grupo s�o morfismos de variedades alg�bricas. O exemplo que nos ser� mais caro � o grupo alg�brico Sl2(k). Como para toda variedade alg�brica, podemos considerar um funtor de algebriza��o que associa a cada variedade X seu anel de fun��es regulares R(X). A estrutura adicional de grupo em X doa, por dualidade � la Yoneda, uma estrutura de co-algebra em R(X) (defini��es precisas mais tarde). Como segundo exemplo-paradigma tomemos X um grupo de Lie, isto �: geometricamente uma variedade, algebricamente um grupo, com a compatibilidade fundamental de serem diferenci�veis as opera��es alg�bricas. Tamb�m aqui se manifesta o ub�quo Sl2. Um funtor de algebriza��o b�sico para uma variedade � a considera��o de seu fibrado tangente; no caso do grupo de Lie X, este funtor fornece a �lgebra de Lie ${\cal L}(X)$, o espa�o tangente na identidade. Um funtor intra-alg�brico agora asocia a cada �lgebra de Lie ${\cal L}$ a �lgebra (associativa) envolvente ${\cal U}({\cal L})$ de forma universal (este funtor, que deve ser chamado de funtor de Poincar�-Birkhoff-Witt, � o adjunto � esquerda do funtor que a cada �lgebra associativa A associa a �lgebra de Lie com o colchete dado da forma ``usual'': [a,b]=ab-ba). Estes exemplos ser�o nossos guias. 6. Se o objeto inicial X for um objeto assim misto, dotado de estruturas alg�bricas e geom�tricas simultaneamente, as deforma��es que procuramos operam nas �lgebras A(X), enriquecidas por co-multiplica��es, para gerar objetos Aq(X) da mesma natureza igualmente enriquecida. O par�metro q de deforma��o intervem nas defini��es das �lgebras A(X) (ou mais simplesmente A) de uma forma que a primeira vista pode parecer arbitr�ria: confiamos ent�o na relev�ncia destas defini��es distorcidas que uma quantidade de aplica��es f�sicas, muitas vezes n�o relacionadas entre si, indica. Poder�amos pensar em aplicar espectros e obter alguma Geometria em
S(Aq(X)), mas a �nfase maior das aplica��es tem sido em recuperar a teoria de representa��es de X, que em geral � equivalente � de A(X), para as �lgebras deformadas Aq(X). 7. (Sobre estas notas) O conceito de grupos qu�nticos foi motivado por problemas vindos de um grande n�mero de situa��es f�sicas, e com isso o entendimento das id�ias que motivaram a teoria requer naturalmente um amplo conhecimento anterior. No entanto, o trabalho de manipula��o da teoria pode ser efetuado em um n�vel muito mais modesto; estas notas procuram contemplar situa��es de pr�-requisitos bastante diversas. Idealmente, qualquer leitor com algum interesse poderia achar nelas um lugar de trabalho matem�tico ativo. Alguma informa��o categ�rica est� recolhida em ap�ndice: a mistura de estruturas que os grupos qu�nticos exemplificam torna a linguagem categ�rica um dado essencial.


Índice do Capítulo 5 I. Bons Antecedentes Algébricos

I.1 Grupos Clássicos: Definições

I.2 A Geometria dos Grupos Clássicos

I.3 A Álgebra dos Grupos Clássicos

I.4 Álgebras de Lie e Álgebras Envolventes

I.5 Representações II. Grupos Quânticos

II.1 O Plano Quântico, as Matrizes Quânticas e os Grupos Quânticos

II.2 A Álgebra Envolvente

II.3 Módulos


 
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Nicolau C. Saldanha
1999-08-10