El Cedazo

En la entrada anterior terminamos la introducción histórica al álgebra geométrica; con esta entrada de hoy daremos por fin nuestros primeros pasos en el álgebra geométrica. Presentaré los axiomas, las reglas del juego del álgebra geométrica. Los vectores, entendidos geométricamente como “segmentos lineales orientados”, serán los generadores del álgebra, es decir, cualquier elemento de un álgebra geométrica se puede formar a partir de sumas y productos de vectores. Los números reales serán también elementos del álgebra. Una de las propiedades más interesantes de los cuaterniones era la asociatividad del producto y, por tanto, será uno de los axiomas que elijamos. Habrá otros axiomas que expresen las propiedades de linealidad y, finalmente, el axioma de contracción, el que da a las álgebras de Clifford su característica distintiva respecto a otras álgebras asociativas. A partir de los axiomas, comenzaremos a analizar el producto de dos vectores para posteriormente establecer las relaciones con la geometría.

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Continuando con la introducción al contexto histórico del álgebra geométrica, que esta serie pretende contribuir a divulgar, y tras la breve visita al álgebra vectorial de Heaviside-Gibbs, dedicaré esta entrada a sus creadores, Hermann Günther Graßmann y de William Kingdon Clifford. Como veremos, Graßmann no consiguió ver reconocidos sus méritos como matemático y nunca pudo pasar de profesor de secundaria. Clifford, por el contrario, fue reconocido como un gran geómetra por sus contemporáneos, pero falleció poco después de descubrir la obra de Graßmann y darse cuenta de su importancia. Como consecuencia, el álgebra geométrica tuvo que esperar a la segunda mitad del siglo XX para comenzar a ser recuperada como lenguaje matemático común a muchas áreas de la física, ingeniería y ciencias de la computación.

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Como vimos en el artículo anterior de esta serie, los cuaterniones encontraron pronto aplicación en la Física cuando James Clerk Maxwell reformuló sus ecuaciones del electromagnetismo en términos de cuaterniones. Por su parte, Hamilton se dedicó a los cuaterniones desde que los descubrió en 1843 hasta su muerte, en 1865. Escribió dos tratados sobre cuaterniones: Lectures on Quaternions, aparecido en 1853, y Elements of Quaternions, que apareció un año después de su muerte. Pero, a pesar de su labor de divulgación, los cuaterniones desaparecieron de los textos de Física con la misma rapidez con que aparecieron, para ser sustituidos por el álgebra vectorial desarrollada independientemente por Oliver Heaviside y por Josiah Willard Gibbs, considerada más adecuada para las necesidades de la Física de entonces.

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En la entrada anterior de esta serie introduje el primer sistema de números hipercomplejos: los cuaterniones. En el artículo de hoy seguiremos analizaremos el producto de dos vectores (o como diría Hamilton, dos cuaterniones puros, o sea, sin parte escalar). También mencionaré otra creación de Hamilton, el operador nabla , un objeto de carácter “híbrido” (es una especie de vector, pero sus componentes, en vez de ser números reales, son operadores de derivación), esencial en el estudio de campos escalares y vectoriales. Por último, ilustraré la invertibilidad del producto cuaterniónico de vectores.

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