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Math

La fibración de Hopf

Sobre cada punto de una esfera corriente hay, en la esfera de cuatro dimensiones, una circunferencia entera; esas circunferencias la llenan sin cruzarse jamás - y aun así dos cualesquiera están enlazadas, exactamente una vez, por lejos que estén sus puntos. Arrastra un punto por el globo pequeño y mira cómo su circunferencia se mueve en la imagen grande; toma un paralelo entero y las circunferencias tejen un toro. El número de enlace se mide con la integral de Gauss, y el ángulo entre dos circunferencias resulta ser la mitad del ángulo entre sus puntos - por eso la esfera de Bloch de un cúbit tiene radio un medio.

La fibración de Hopf — Imagen real de la aplicación
Imagen real de la aplicación

Qué ocurre

La tres-esfera - la esfera unidad en cuatro dimensiones - está hecha de círculos, uno por cada punto de una esfera ordinaria, y ninguno toca a otro: esa es la fibración de Hopf. Escrita con dos números complejos, multiplicar ambos por la misma fase mueve un punto a lo largo de su círculo y deja su imagen en la esfera ordinaria intacta. Proyectados estereográficamente a nuestro espacio, los círculos vuelven a ser círculos, anidados en toros, y dos cualesquiera están enlazados exactamente una vez. Mueve el punto en la esfera pequeña y mira su fibra; dibuja un círculo entero de puntos y las fibras tejen un toro.

Ecuaciones del módulo
Ecuaciones
h(z₁, z₂) = (2 Re(conj(z₁)z₂), 2 Im(conj(z₁)z₂), |z₁|² − |z₂|²),  |z₁|² + |z₂|² = 1
h(e^{iφ}z₁, e^{iφ}z₂) = h(z₁, z₂):  cada fibra es un círculo máximo
estereográfica: (a, b, c, d) → (a, b, c)/(1 − d);  las circunferencias se transforman en circunferencias
dos fibras cualesquiera se enlazan una sola vez: lk = 1

Otros experimentos

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Una curva que llena un cuadrado — Imagen real de la aplicación

Math

Una curva que llena un cuadrado

Una línea no tiene área - y aun así una curva puede pasar por cada punto de un cuadrado: Peano encontró una en 1890, Hilbert dibujó la suya en 1891. En cada orden la curva visita cada celda exactamente una vez, avanzando una celda por paso, y el límite es continuo. Arrastra el marcador: una décima parte de la curva se queda dentro de un tercio del lado aproximadamente - por eso las bases de datos y los formatos de imagen indexan el espacio a lo largo de una curva así. Lo recíproco es falso, y el panel también lo mide: dos celdas que se tocan pueden distar cinco sextos de la curva.

Billar matemático — Imagen real de la aplicación

Math

Billar matemático

Un punto rebota para siempre dentro de una pared con ángulos iguales. En el círculo el ángulo no cambia nunca: la trayectoria evita un círculo menor en el que no puede entrar, y una rotación racional se cierra en un polígono. En el estadio - dos semicírculos unidos por paredes rectas - no se conserva nada salvo la velocidad, y dos trayectorias separadas por una milmillonésima de grado distan el ancho de la mesa tras veinte rebotes. El panel lo mide: la separación se ajusta con una exponencial Y con una recta.