2.2 Desigualdade de BK

A próxima desigualdade que discutiremos vai no sentido contrário da desigualdade de FKG e envolve uma intersecção restrita de eventos crescentes.

Dados dois eventos crescentes AA e BB de {\cal E}, dizemos que AA e BB ocorrem disjuntamente (para um dado ω\omega) se existirem dois caminhos abertos (de elos) disjuntos (em ω\omega) tais que o primeiro garante a ocorrência de AA e o segundo garante a ocorrência de BB. Denotamos por ABA\circ B a ocorrência disjunta de AA e BB.

Por exemplo, no evento {xy}{uv}\{x\leftrightarrow y\}\circ\{u\leftrightarrow v\} há dois caminhos abertos disjuntos, um ligando os sítios xx e yy e outro ligando os sítios uu e vv.

Teorema 2.2.1 (Desigualdade de BK)

Sejam AA e BB dois eventos crescentes de {\cal E} dependendo apenas de um conjunto finito de elos. Então

Pp(AB)Pp(A)Pp(B).P_{p}(A\circ B)\leq P_{p}(A)P_{p}(B).

O nome da desigualdade é referência a seus descobridores van den Berg e Kesten [13]. A restrição a eventos que dependem apenas de um conjunto finito de elos deve-se a razões técnicas, a extensão pode ser feita para outros casos de interesse. Para uma discussão mais completa com a demonstração do resultado, veja [8] página 29. Discutiremos abaixo a idéia da prova, usando os eventos do exemplo acima, mas restritos a uma sub-rede finita de d\mathbb{Z}^{d} (por exemplo, o quadrado QMQ_{M} do capítulo anterior, para algum MM), do contrário eles dependerão de um conjunto infinito de elos.

Notemos para começar que dada a ocorrência de {uv}\{u\leftrightarrow v\}, temos informação sobre elos abertos, que não podem ser usados na ocorrência disjunta de {xy}\{x\leftrightarrow y\}. Isto torna plausível a desigualdade

Pp({xy}{uv}|uv)Pp(xy).P_{p}(\{x\leftrightarrow y\}\circ\{u\leftrightarrow v\}|u\leftrightarrow v)% \leq P_{p}(x\leftrightarrow y).

A idéia da prova é a seguinte. Seja 𝒢{\cal G} uma sub-rede finita de d\mathbb{Z}^{d} e ee um elo de 𝒢{\cal G}. Substituamos ee por dois elos paralelos ee^{\prime} e e′′e^{\prime\prime} abertos com probabilidade pp e fechados com probabilidade 1p1-p independentemente um do outro. Considera-se a ocorrência disjunta de {xy}\{x\leftrightarrow y\} e {uv}\{u\leftrightarrow v\} nesta nova rede, mas com o primeiro evento evitando e′′e^{\prime\prime} e o segundo evento evitando ee^{\prime}. Observa-se que esta operação não pode diminuir a probabilidade original. Continua-se indutivamente substitindo-se os elos ff de 𝒢{\cal G} por elos paralelos e independentes ff^{\prime} e f′′f^{\prime\prime} e considerando-se a ocorrência disjunta de {xy}\{x\leftrightarrow y\} e {uv}\{u\leftrightarrow v\} na nova rede, a ocorrência do primeiro sem usar elos ′′ e a do segundo sem usar elos . A operação não diminui a probabilidade do passo anterior. Ao término, esgotados todos os elos de 𝒢{\cal G}, temos duas cópias independentes desta rede, uma na qual perguntamos pela ocorrência de {xy}\{x\leftrightarrow y\}, na outra perguntamos pela ocorrência de {uv}\{u\leftrightarrow v\}, eventos portanto independentes. A probabilidade final é então o produto das probabilidades dos eventos e a cadeia de desigualdades levando à probabilidade de ocorrência disjunta dos eventos em 𝒢{\cal G} nos dá o resultado.

Definição 2.2.1

À probabilidade de que dois sítios xx e yy estejam conectados por um caminho aberto,

Pp(xy),P_{p}(x\leftrightarrow y),

chamamos função de conectividade (entre xx e yy), com a notação τp(x,y).\tau_{p}(x,y).