Introducción a la Teoría Ergódica

Matilde Martínez García

La dinámica es el estudio de los sistemas que evolucionan en el tiempo. Se ocupa de propiedades como la estabilidad o el caos, usando herramientas de topología general, topología de espacios métricos y topología diferencial. Sin embargo, para sistemas complejos, aunque éstos sean deterministas, es útil pensar en términos del azar. Es lo que hace la teoría ergódica, que es el estudio de los sistemas dinámicos desde la perspectiva de la teoría de la probabilidad.

Este enfoque nació en la segunda mitad del siglo XIX, con la mecánica estadı́stica. Sus primeros resultados matemáticos son debidos a Poincaré, que los obtuvo pensando en problemas de mecánica celeste. Los teoremas centrales de la teoría son de los años 1940s, debidos a George D. Birkhoff y John von Neumann. En los años 1950s surgieron algunos de sus conceptos más fructíferos, como el concepto de "entropía", provenientes de la teoría de la información. En la década de los 1960s, hizo eclosión la moderna teorı́a de los sistemas dinámicos, con su énfasis en el estudio de la dinámica caótica. En estos sistemas, donde el comportamiento de las órbitas individuales es altamente impredecible, la teorı́a ergódica encontró su objeto de estudio natural. Actualmente, la teorı́a ergódica es un activo campo de estudio que interactúa con otras áreas de la matemática de formas a veces sorprendentes.

Este minicurso no presupone conocimientos previos de sistemas dinámicos. Será una breve introducción a la teoría del caos, y pretende mostrar cómo la dinámica topológica y la teoría ergódica son puntos de vista complementarios, que ofrecen intuiciones diferentes. Enfatizará el estudio de ejemplos de presentación sencilla pero de gran riqueza dinámica, que sirven de base a la comprensión de fenómenos más generales.