Neste capítulo e no próximo, vamos tratar do que ocorre em .
Em 2 dimensões, objeto deste capítulo, a auto-dualidade da rede
permite mostrar que e , o que estabelece a
continuidade de em todo o intervalo .
Além da dualidade da rede bidimensional, outros
ingredientes da prova são o decaimento exponencial da distribuição
do raio de em (Teorema 3.1) e a unicidade do
aglomerado infinito em (Teorema 4.1).
Consideremos de novo, como na demonstração da Proposição 1.2.2
(na página 1.2.2), a rede bidimensional dual de ,
é isomorfa a (por isto dizemos que é auto-dual).
Este fato é crucial para o que se segue. Outro fato crucial, que
já usamos na demonstração da Proposição 1.2.2, é a
seguinte propriedade geométrica de .
Proposição 5.1
Seja um subgrafo conexo finito de . Existe um único circuito
de contendo com a propriedade de que todo elo de
cruza um elo de , a fronteira de (isto é, os
elos de que incidem em pelo menos um sítio de ).
Teorema 5.1
Em duas dimensões,
O Teorema 5.1 será provado por meio dos dois seguintes lemas.
Lema 5.1
Em duas dimensões,
Observação 5.1
Este resultado tem a conseqüência imediata que em dimensão 2
Lema 5.2
Em duas dimensões,
A heurística para a validade do primeiro lema é que, se ,
então teremos um aglomerado infinito aberto em e
um aglomerado infinito fechado em . Os dois aglomerados não podem
se tocar (lembre que os elos de têm o mesmo status que os respectivos
elos secantes de — vide a demonstração da Proposição 1.2.2
na página 1.2.2) e é pequeno demais para isto.
Para o segundo lema, a heurística é que em , há apenas aglomerados
abertos finitos (ilhas) em num mar de elos fechados do dual.
Presumivelmente estes formam um aglomerado infinito. Logo,
sempre que , o que implica no resultado do lema.
O argumento, não publicado, é de Y. Zhang.
Usaremos o truque da raiz quadrada de Cox & Durrett (já usado no
capítulo anterior na demonstração do Corolário 4.3): Se
forem eventos crescentes de mesma probabilidade então
onde a desigualdade é FKG.
Logo
Suponha que
(5.1)
Seja o evento de que algum sítio do lado esquerdo de
esteja num aglomerado aberto infinito de sem usar outros sítios de
. Defina , e similarmente substituindo lado esquerdo
por lado direito, lado de cima e lado de baixo, respectivamente.
Na rede dual, sejam
o evento de que algum sítio do lado esquerdo de
esteja num aglomerado fechado infinito de sem usar outros sítios de
e , e similarmente definidos substituindo lado esquerdo
por lado direito, lado de cima e lado de baixo, respectivamente.
Temos
(5.4)
Considere
Note que, em , se houver apenas um
aglomerado infinito aberto em e apenas um aglomerado infinito fechado em
então os caminhos abertos infinitos à esquerda e à direita de devem se ligar por elos
abertos por dentro
de pois por fora os caminhos infinitos fechados acima e abaixo de bloqueiam
a passagem. Similarmente, os caminhos infinitos fechados acima e abaixo de devem se ligar
por elos fechados por dentro de . Mas neste caso, as ligações por dentro de e
devem se cruzar, o que é impossível. Logo, em há dois aglomerados infinitos abertos
disjuntos em ou dois aglomerados infinitos fechados disjuntos em
(veja a Figura 5.1). Concluimos do Teorema 4.1 que
(5.5)
Figura 5.1: Os sítios e estão em aglomerados abertos infinitos de
e os sítios e estão em aglomerados fechados infinitos de
. Se houver um único aglomerado aberto infinito,
então existe um caminho aberto ligando a , e então os
aglomerados infinitos fechados em e são disjuntos.
Por outro lado
por (5.3) e (5.4).Logo, , em contradição com (5.5), o que prova o lema.
Vamos mostrar que, se , então existe um aglomerado fechado infinito no
dual com probabilidade positiva, o que implica que , o que por
sua vez produz o resultado do lema.
Denote por o conjunto de sítios
do dual conectados a por caminhos fechados do dual.
Se , então existe um circuito aberto no dual de , isto é
, ao redor de (pela Proposição 5.1). Logo deve haver um
caminho aberto em ligando sítios do tipo com e com
inteiramente no semiplano superior. Então
(5.8)
Portanto . Mas então pelo menos um sítio de tem
que estar num aglomerado fechado infinito. De onde se conclui que
e o lema está provado.
A seguir apresentaremos uma outra prova do mesmo lema que tem um interessante
subproduto.
e os eventos
de que existe um caminho aberto em ligando seu lado esquerdo a seu lado
direito e de que existe um caminho fechado em ligando seu
lado de baixo a seu lado de cima.
Figura 5.3: e seu dual
Temos que
(5.9)
pois senão haverá um cruzamento entre caminho aberto em com caminho
fechado de , o que é impossível.
Por outro lado
(5.10)
De fato, suponha que não ocorre. Seja o conjunto de sítios de
alcançados da face esquerda junto com os elos ligando tais sítios.
Por uma variante da Proposição 5.1, existe um caminho em
cruzando de cima a baixo secante apenas a elos de contidos
na fronteira de . Logo este caminho será fechado e ocorre (veja
Figura 5.4).
Figura 5.4: Ilustração do fato de que se não há caminhos abertos atravessando
da esquerda para a
direita, então há um caminho fechado cruzando de cima para baixo.