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Categoría: Matemáticas recreativas

Soñando con pi

Soñando con pi

En su célebre cuento La Biblioteca de Babel, Jorge Luis Borges describe un universo formado por una biblioteca infinita que contiene todos los libros posibles: cada combinación de letras, palabras y frases que pudiera concebirse. Ahora bien, ¿y si ese vasto cosmos literario no necesitara estanterías infinitas, sino que pudiera comprimirse en un único número? Un número que, en sus infinitas cifras decimales, albergara todos los secretos de la humanidad.
Ese número podría ser pi, la famosa relación entre la longitud de una circunferencia y su diámetro. Un número irracional, cuya escritura decimal no termina ni se repite jamás. Pero pi es más que una curiosidad matemática; en sus cifras podría ocultarse algo asombroso.

Los matemáticos han planteado una conjetura fascinante: si pi es un número normal, entonces, en su interminable sucesión de cifras decimales, aparecería cualquier secuencia imaginable de números. Eso significa que no sólo podríamos encontrar combinaciones triviales como “123456” o “999999999”, sino que también estarían allí, codificados, el texto completo de El Quijote, las obras de Shakespeare, cada correo electrónico que hayas enviado… incluso este post que estás leyendo.
De ser cierto, pi sería mucho más que un número: sería un almacén infinito, capaz de contener no sólo la historia escrita de la humanidad, sino también sus pensamientos futuros, sueños aún no concebidos y realidades alternativas que jamás llegarán a suceder.

Hasta ahora, no se ha demostrado que pi sea un número normal, pero muchas de sus propiedades parecen apuntar en esa dirección. Los análisis computacionales de miles de millones de cifras de pi han mostrado patrones aparentemente aleatorios en los que cualquier secuencia parece igualmente probable. Si la conjetura es cierta, entonces no hay límite para lo que podríamos encontrar dentro de pi.
Sin embargo, existe un problema práctico: incluso si pi contuviera toda la información del universo, localizarla sería un desafío monumental. Sería como buscar un grano de arena específico en una playa infinita. La información podría estar allí, pero su recuperación sería tan ardua como encontrar un solo libro perdido en la Biblioteca de Babel.

La soledad de nuestra comprensión humana se reconforta con esta posibilidad. Si todo está contenido en pi, entonces el universo no es un vasto y frío vacío. Es un poema infinito, escrito en un lenguaje que aún no podemos traducir del todo. La idea de que un número pueda contener la totalidad de la existencia nos devuelve la sensación de asombro, de que tal vez, detrás de la complejidad de las matemáticas, hay una elegancia superior.
El mundo, como pi, podría no ser sólo infinito, sino también periódico. En su repetición podría hallarse un sentido. Y aunque nunca alcancemos a comprenderlo por completo, nos queda esa elegante esperanza: de que en un rincón de pi, tal vez muy lejos en sus cifras, está escrita nuestra historia, nuestras preguntas y, quizá, las respuestas que tanto anhelamos.

El arenario de Arquímedes

El arenario de Arquímedes

En su obra El Arenario, Arquímedes se planteó un desafío que parecía imposible: calcular cuántos granos de arena cabrían en el universo. Su objetivo no era simplemente obtener un número colosal, sino demostrar que incluso las cantidades que parecen infinitas pueden representarse mediante un sistema numérico adecuado.
En la antigua Grecia, los sistemas de numeración eran limitados, permitiendo manejar números solo hasta los 100 millones. Para superar esta restricción, Arquímedes ideó un método innovador basado en potencias de miríadas (10,000 unidades). Su sistema consistía en tres períodos sucesivos, cada uno multiplicando las cifras alcanzadas por potencias de 10, lo que le permitió manejar números que desafiaban la imaginación.
Gracias a este enfoque, Arquímedes logró calcular un valor máximo de 108 · 106 (o 1014), una cifra asombrosa para su época. Sin embargo, resulta intrigante que decidiera detenerse en este punto, ya que su sistema no tenía límites teóricos y podía extenderse aún más. Esta elección ha desconcertado a estudiosos modernos, quienes especulan sobre los motivos detrás de su decisión.
El valor de El Arenario va más allá de los números. Este trabajo no solo desafió las limitaciones de los sistemas de numeración de su tiempo, sino que también sentó las bases para una nueva forma de pensar sobre lo infinito y lo mensurable. Su legado influenció posteriormente a matemáticos como Nicolás Chuquet, quien en el siglo XV introdujo los términos «millón», «billón» y más, ayudando a expandir nuestra capacidad de manejar grandes cifras.
El Arenario sigue siendo un testimonio del ingenio humano y una inspiración para quienes buscan comprender lo inabarcable. Es un ejemplo de cómo la matemática puede convertir lo infinito en algo tangible y comprensible.

La conjetura de Collatz

La conjetura de Collatz

La conjetura de Collatz es una propuesta matemática que ha fascinado y desconcertado a los matemáticos desde 1937, cuando fue formulada por el matemático alemán Lothar Collatz. La idea es aparentemente simple, pero su demostración ha resultado ser extraordinariamente complicada. La conjetura propone lo siguiente: dado un número entero positivo cualquiera, si este es par, se divide entre 2; si es impar, se multiplica por 3 y se le suma 1. Este proceso se repite con el resultado obtenido hasta llegar al número 1 o caer en un ciclo repetitivo. Por ejemplo, tomando el número 10, la secuencia generada sería: 10, 5, 16, 8, 4, 2, y finalmente 1. La conjetura establece que este procedimiento, independientemente del número inicial, siempre terminará alcanzando la secuencia 4, 2, 1, entrando así en un ciclo infinito.
A pesar de lo sencillo que resulta entender la conjetura, su demostración formal ha eludido a los matemáticos durante décadas. La conjetura ha sido comprobada empíricamente para un rango inmenso de números, hasta aproximadamente 5.76 x 10^18, sin encontrar un solo caso que no termine en 1. Sin embargo, esta evidencia computacional no es suficiente para considerarla demostrada; se necesita una prueba analítica que garantice que no existe ningún número entero positivo para el cual la conjetura no sea cierta. El famoso matemático Paul Erd?s llegó a decir que «las matemáticas no estaban listas para resolver semejantes problemas», lo que subraya la dificultad de encontrar una prueba general.
Recientemente, Terence Tao, un destacado matemático de la Universidad de California, ha aportado una nueva perspectiva a la conjetura de Collatz, logrando un avance significativo pero aún no definitivo. El enfoque de Tao utiliza la probabilidad para abordar el problema, sugiriendo que las «órbitas» generadas por el mapa de Collatz tienden a mantenerse dentro de ciertos límites en casi todos los casos. Esta afirmación, aunque no constituye una prueba completa, es un paso importante, ya que indica un patrón que podría eventualmente conducir a una demostración general.
El avance más relevante de Tao se expresa en su teorema: para cualquier función f(N) definida para números enteros positivos, con la condición de que f(N) tienda al infinito cuando N aumenta, el valor mínimo en la secuencia de Collatz para un número N será menor que f(N) para casi todos los N. Si f(N) se toma como la función identidad (es decir, f(N)=N), entonces este resultado implica que el valor mínimo en la secuencia de Collatz para un número N es menor que el propio N, lo que sugiere que la secuencia tiende a reducirse y, por lo tanto, tiene posibilidades de llegar a 1.
El problema con el enfoque de Tao radica en la expresión «para casi todos», lo cual implica un argumento probabilístico en lugar de una demostración determinista. Esto significa que su resultado no asegura que la afirmación sea válida para todos los números, sino para una proporción densa de casos en un sentido logarítmico. En términos prácticos, podría no aplicarse a un conjunto finito específico de números, aunque este conjunto sea grande. Es decir, sigue existiendo una «gran brecha entre ‘casi todos’ y ‘todos'», como Tao menciona en su blog, lo cual es precisamente lo que falta para una prueba definitiva.
A pesar de no resolver completamente la conjetura, el trabajo de Tao ha abierto nuevas posibilidades en la forma de abordar este problema, introduciendo conceptos probabilísticos que anteriormente no habían sido explorados en este contexto. Es posible que estas ideas sean fundamentales para finalmente demostrar la conjetura de Collatz o, al menos, para acercarse más a una comprensión profunda del comportamiento de estas intrigantes secuencias numéricas.