martes, 30 de diciembre de 2008

CONJUNTO MANDELBROT, EL ROSTRO DE DIOS Y EL UNIVERSO FRACTAL



Pocas cosas alrederdor de mi vida han sido tan apasionantes como los secretos del Univeso Fractal descubierto por Benoit Mandelbrot hace casi 3 decadas. Dia con dia sigo apasionandome con este gran fenomeno matematico en el cual desde luego encuentro, ademas de su belleza geometrica ( Fractal es una figura geometrica bastante irregular, sic), que es como ver de cerca al universo infinito, al pasado y al presente, lo que hace mas apasionante aun a estas formas, es la simplicidad con la cual se puede obtener una aproximacion de ellas; unicamente con sumas y multiplicaciones ( ya os habia dicho que odio las matematicas).
Y todos os preguntaran, ¿como es que fue descubierto apenas hace 30 años, siendo que por aquel entonces ya habiamos llegado a la luna (¿¿¿???), bien, pues la respuesta es un poco complicada pero en extremo interesante.

Pues bien dire que si bien la obtencion del conjunto Mandelbrot no requiere de operaciones mas complicadas que de la multiplicacion y la suma, en el aspecto practico digamos que no resulta demasiado facil ya que se necesitan tantas sumas y multiplicaciones y de unas cifras tan enormes que hubo que esperar a los ordenadores superrápidos.

Veamos, todo comienza con el plano cartesiano (sip, ese que nos hereda Rene Descartes), un plano bidimensional con dos ejes, generalmente llamados X y Y donde puede ubicarse cualquier punto simplemente por los valores asignados a X y Y. Bien, el conjunto M se encuentra en una zona muy pequeña, cerca del principio: no excede de más o menos dos en cualquier sentido, por lo que podemos prescindir de los números mayores. Ahora vamos a suponer que tomamos cualquier punto dentro de la cuadrícula y lo unimos al centro. Medimos la longitud de este radio: lo llamaremos r.
En este caso, r puede tener cualquier valor entre cero y poco menos de tres, más concretamente, 2,8. Ahora tomamos cualquier valor del punto r y lo elevamos el cuadrado. Con la unica excepsion de 1 (si r es exactamente uno, el valor no varía, por más veces que lo multiplicas por sí mismo. Uno por uno siempre es uno.) Pero si es sólo una pizca superior a uno y lo multiplicas y multiplicas por sí mismo, más tarde o más temprano, se lanzará al infinito. Aunque sea 1,0000...0001, con un millón de ceros a la derecha de la coma, da lo mismo. Sólo tardarás un poco más.
Por el otro caso, si el número es menos de uno, por ejemplo, 0,99999999... con un millón de nueves, consigues todo lo contrario. Tal vez te mantengas cerca de uno durante mucho tiempo; pero, si sigues elevando la cantidad al cuadrado, llega un momento en que desaparece, se queda en cero.
Asi llegariamos a la conclusion de que dentro del círculo están todos los números que, multiplicándolos por sí mismos una y otra vez, desaparecen. Fuera están los que se disparan al infinito. Podríamos decir que el radio 1 es una barrera, una frontera que divide los dos conjuntos de números

Asi obtendriamos una perfecta circunferencia a la que llamaremos Conjunto C (ver arriba)

Ahora, para llegar al conjunto Mandelbrot tenemos que hacer un cambio pequeño, pequeñísimo. No nos limitamos a elevar los números al cuadrado sino que, además, sumamos la unidad. Cuadrado y suma, cuadrado y suma. Nadie pensaría que supusiera una gran diferencia pero abre un universo nuevo...
«Volvamos a empezar con 1. Lo elevamos al cuadrado y nos da 1. Luego lo sumamos y nos da 2.
»2 al cuadrado son 4. Más el 1 original, resultado: 5.
»5 x 5 son 25, más 1,26.
»26 al cuadrado son 676... ¿Ve lo que ocurre? Los números se disparan a una velocidad fantástica. Unas vueltas más y son tan grandes que no caben en ningún ordenador. ¡Y hemos empezado con 1! Ésta es la primera gran diferencia entre el conjunto Mandelbrot y el conjunto C que tiene la barrera en 1.

Pero si empezáramos con un número mucho menor que 1... pongamos 0,1... ya puede figurarse lo que ocurriría, que después de multiplicar y sumar unas cuantas veces, desaparecería.

Y, nuevamente, tenemos una figura que divide todos los números del plano en dos clases. Sólo que esta vez la frontera no es algo tan elemental como un círculo, amplificado millones de veces pero consevando las mismas proporciones tendriamos esto:

Aun cuando los colores son puestos de manera arbitraria, en este caso, los colores nos indican cuántas operaciones ha tenido que hacer el ordenador para decidir si un número pertenece o no al conjunto M. En los casos límite, puede tener que multiplicar y sumar miles de veces.

Asi se habre la puerta a una nueva dimension o un nuevo universo, en el cual no hay dos lugares igueles y muy dificilmente (casi imposible) llegaras a de nuevo al mismo punto, pues este universo fractal hasta el momento parece infinito, y por mas que aumentes o disminuyas siempre conservara sus propiedades geometricas, es como echar un ojo al espacio-tiempo y al universo en constante explosión-implosión.

Muy bien, para no aburrirlos mas con tanto rollo, solo os dire que recientes estudios en el espacio exterior, los cuales consisitian en liberar radiaciones con el fin de determinar la forma del universo (la radiacion se expande tomando la forma de su recipiente), y adivinen que forma han tomado las emisiones de radiacion! Exactamente!

Pero bueno, no te vuelvas loco tratando de decifrar los secretos del Conjunto Mandelbrot, y mejor disfruta de esta hermosa novela de Arthur C. Clark, El Espectro del Titanic, que ha sido la que me ha sembrado la inquietud por este fenómeno.

http://www.4shared.com/file/77164514/4d5b3303/arthur_c_clarke_-_el_espectro_del_titanic.html?s=1