¿Son equivalentes la ergodicidad y la mezcla?

No. Hay varias nociones llamadas “mezclar”, pero no conozco ninguna que sea igual a ergodicidad.

La configuración: tiene algún sistema de conservación de medidas, lo que significa un espacio de medida [matemática] X [/ matemática] (por lo que ciertos subconjuntos [matemática] A [/ matemática] son ​​”medibles” y tienen medida [matemática] \ mu (A) [/ math]), y un mapa de preservación de medidas [math] T: X \ to X [/ math] que puedes considerar como una evolución discreta del tiempo o algo por el estilo.

Una mezcla fuerte significa que para dos conjuntos en su espacio, si mantiene uno quieto y deja que el otro evolucione, se superpondrán en la cantidad esperada a largo plazo. Más precisamente, para dos conjuntos medibles [matemática] A, B [/ matemática] requerimos que

[matemáticas] \ lim_ {n \ to \ infty} \ mu (T ^ nA \ cap B) = \ mu (A) \ mu (B) [/ math].

La mezcla débil es, bueno, más débil: requerimos que lo anterior se mantenga solo en promedio. Específicamente, exigimos que para dos conjuntos medibles [matemática] A, B [/ matemática],

[matemáticas] \ lim_ {N \ to \ infty} \ frac {1} {N} \ sum_ {n = 1} ^ N | \ mu (T ^ n A \ cap B) – \ mu (A) \ mu ( B) | = 0. [/ Matemáticas]

La ergodicidad es mucho más débil aún. Aquí, todo lo que pedimos es que se pueda hacer que dos conjuntos medibles [matemática] A, B [/ matemática] de medida positiva tengan alguna intersección no trivial desplazando uno de ellos hacia adelante en el tiempo. Eso es todo: no hay nada sobre el volumen de la superposición, o el comportamiento en el límite. Solo requerimos al menos un tiempo de reunión. Más precisamente, si [math] \ mu (A)> 0 [/ math] y [math] \ mu (B)> 0 [/ math] entonces para algunos [math] n [/ math] pedimos tener [math ] \ mu (T ^ n A \ cap B)> 0 [/ math].


Una mezcla fuerte implica una mezcla débil, y una mezcla débil implica ergodicidad, pero ninguna de las implicaciones inversas es cierta.

Como señaló Alon Amit, la mezcla implica una mezcla débil, lo que a su vez implica ergodicidad. Las conversaciones no son ciertas.

Aquí hay un ejemplo para ver que la ergodicidad no implica una mezcla débil. Para un sistema de preservación de medida [matemática] (X, \ matemática B, \ mu, T) [/ matemática], un criterio equivalente para una mezcla débil es [matemática] T \ veces T [/ matemática] es ergódica, (por supuesto en el espacio del producto dotado de la medida del producto). Mire el sistema [math] (\ mathbb T, \ mathcal B, \ lambda, R _ {\ alpha}) [/ math] donde [math] \ mathbb T [/ math] es, como siempre, el toro unidimensional, ( [math] \ mathbb R / \ mathbb Z [/ math] con cociente topología), [math] \ mathcal B [/ math] es el Borel sigma-álgebra, [math] \ lambda [/ math] es la medida de Lebesgue y [math] R_ \ alpha: \ mathbb T \ to \ mathbb T [/ math] es la rotación irracional de [math] \ alpha [/ math]. Es un ejercicio verificar que [math] R_ \ alpha \ times R_ \ alpha [/ math] NO es ergódico en el espacio del producto correspondiente, por lo que [math] R_ \ alpha [/ math] no puede ser una mezcla débil. Por supuesto, es ergódico. Ahí tienes. También puede discutir directamente tomando dos intervalos lo suficientemente pequeños [matemática] A, B [/ matemática] y observando que después de un punto bajo la rotación irracional, [matemática] A \ cap T ^ nB = \ phi [/ matemática].

Los ejemplos que muestran una mezcla fuerte y una mezcla débil no son equivalentes, no son triviales. Puedes mirar las construcciones de Kakutani o Maruyama (la primera, al menos, está disponible como Springer Lecture Notes).

Sin embargo, puede demostrar que cualquier endomorfismo en un grupo abeliano compacto se está mezclando si y solo si es ergódico. Esto utiliza algunas caracterizaciones equivalentes de ergodicidad y mezcla.