INTRODUCCIÓN AL ESPACIO
DIMENSIÓN-VALOR
Fernando Galindo Soria
Escuela Superior de Computo
(ESCOM)
Instituto Politécnico
Nacional
Av. Miguel Othón de
Mendizábal y Av. Juan de Dios Bátiz s/n
Zacatenco, Cd. de México
07738 MÉXICO
fgalindo@ipn.mx
1. Versión: Cd. de México a 20 de Abril de 1995
Actualizaciones:
8 de Junio de 1998, 22 de Noviembre de
1998
Resumen
1. Versión: Cd. de México a 8 de Junio
de 1998
Resumen
En este trabajo se presenta el concepto de espacio <dimensión, valor> o <d,
v> y se muestra como representar puntos y curvas multidimensionales en ese
espacio. Donde por ejemplo un punto
de n dimensiones se representa como n puntos en <d, v> y un punto en un continuo dimensional (o
sea un espacio donde la cantidad de dimensiones es transfinita) se representa como un numero transfinito de
puntos. En este espacio los puntos se representan en dos dimensiones, en la
primera se colocan los números de las dimensiones y en la segunda los valores
que toma el punto en esas dimensiones.
También se analiza la transformación inversa que permite pasar de una curva en dos
dimensiones a un punto en un espacio multidimensional, o sea que una recta
formada por n puntos se puede ver como un punto en n dimensiones y una línea
continua se puede visualizar como un punto en un continuo dimensional. De donde
por ejemplo la curva que representa una señal (de sonido, luz, presión,
temperatura, electrocardiograma, etc.), se puede ver como un punto en un
continuo dimensional y cuando se digitaliza lo que se obtiene es una
representación como un punto en n dimensiones.
Y finalmente se ve que es indiferente ver algo como una curva continua en dos dimensiones o
como un punto en un continuo dimensional, con lo que, entre otras cosas se puede postular que esta es una forma para
ver indistintamente a la luz como un continuo de puntos (onda luminosa) o como
un punto en un continuo dimensional (cuanto de luz).
Palabras
Claves
Espacio <Dimensión-Valor>, Representación de
Señales, Reconocimiento de Formas, Espacios Multidimensionales, Continuo
Dimensional, Representación Cuántico/Ondulatoria.
INTRODUCCIÓN AL ESPACIO
DIMENSIÓN-VALOR
Fernando Galindo Soria
Escuela Superior de Computo
(ESCOM)
Instituto Politécnico
Nacional
Av. Miguel Othón de
Mendizábal y Av. Juan de Dios Bátiz s/n
Zacatenco, Cd. de México
07738 MÉXICO
fgalindo@ipn.mx
1. Versión: Cd. de México a 20 de Abril de 1995
Actualizaciones:
8 de Junio de 1998, 22 de Noviembre de
1998
Introducción
La representación gráfica de un punto en múltiples
dimensiones es un problema cotidiano y al cual normalmente le damos la
vuelta, ya sea porque solo manejamos
ejemplos en 1, 2 o 3 dimensiones y pedimos que cada quien extrapole a n
dimensiones o porque simplemente nos despreocupamos de la representación visual
y nos conformamos con la representación numérica del punto en n dimensiones
como una tupla de n datos (a1,a2,...,an).
Se tiene un ejemplo clásico de este enfoque cuando un
objeto es caracterizado por un conjunto de n variables independientes y se
acepta que el objeto se esta representando como un punto en un espacio de n
dimensiones, por ejemplo cuando a un conjunto de personas se les caracteriza
por su edad, peso y color de ojos se podría decir que cada persona corresponde
a un punto en un espacio de tres dimensiones y su representación visual es
directa. Si las mismas personas se representan por su edad, peso, sexo, color
de ojos y color de piel, asumimos que cada persona corresponde a un punto en un
espacio de cinco dimensiones pero no nos preocupamos de gráficarlo.
Sin embargo sabemos que muchas veces una
representación gráfica puede darnos información que en los datos puros no se
detecta fácilmente, por ejemplo al gráficar objetos en un espacio de tres
dimensiones podemos ver cuando esto objetos forman cúmulos y en su momento esto
nos puede indicar posibles semejanzas. Por lo que en este trabajo se presenta
una forma de visualizar objetos independientemente del numero de dimensiones
que lo caracterizan.
Para lo cual se
introduce el concepto de espacio <dimensión, valor> o <d, v>,
donde por ejemplo, objetos que
normalmente se representan como puntos y curvas en un espacio multidimensional
se visualizan en el espacio <dimensión, valor> como un conjunto de puntos
en dos dimensiones, en la primera se colocan los números de las dimensiones
originales y en la segunda los valores que toma el objeto en esas dimensiones.
Por ejemplo un objeto que se ve normalmente como un punto en un espacio de tres dimensiones
se representa como tres puntos en el espacio <dimensión, valor>, un punto en 4 dimensiones como 4 puntos en
<d, v>, un punto caracterizado
por 5 dimensiones se ve como 5 puntos en ese espacio y en fin un punto en n
dimensiones como n puntos en <dimensión, valor>.
Aun mas, un
punto en un espacio donde la cantidad de dimensiones es transfinita (o sea
un punto en un continuo dimensional) se representa como un numero transfinito de
puntos en el espacio <dimensión, valor>.
Por otro lado, tomándolo al revés se ve que, la transformación inversa para pasar de una
curva (continua o discreta) en dos dimensiones a un punto en un espacio
multidimensional es directa, o sea que, una curva formada por n puntos se
puede ver como un punto en n dimensiones y una curva continua se puede
visualizar como un punto en un continuo dimensional. Por lo que se ve que es indiferente ver algo como una curva en
dos dimensiones o como un punto en un espacio multidimensional y aun mas es
indiferente ver algo como una curva continua en dos dimensiones o como un punto
en un continuo dimensional.
De donde por ejemplo, la curva que representa una
señal (de sonido, luz, presión, temperatura, electrocardiograma, etc.), se
puede ver como un punto en un continuo dimensional y cuando se digitaliza lo
que se obtiene es una representación como un punto en n dimensiones. Con lo que, entre otras cosas se puede postular que esta es una forma para
ver indistintamente por ejemplo a la luz como un continuo de puntos (onda
luminosa) o como un punto en un continuo dimensional (cuanto de luz).
1.-
Del Continuo Dimensional al Espacio <dimensión, valor>.
1.1 La Gráfica de un Punto en un Numero Discreto de
Dimensiones.
En el espacio <dimensión, valor> los puntos se
representan en un espacio de dos dimensiones, en la primera se colocan los
números de las dimensiones y en la segunda los valores que toma el punto en
esas dimensiones.

Por ejemplo, el punto caracterizado por dos
dimensiones
X Y
3 5
cuya representación en un espacio de coordenadas
<X, Y> es

en el espacio <d, v> queda como

En el caso de tres dimensiones la representación de un
punto como
X Y Z
3 5 2
En el sistema coordenado <X, Y, Z> es

Y en el sistema
<d, v> queda

Un punto en cuatro dimensiones se representa en <d,
v> como
|
X |
Y |
Z |
K |
|
3 |
5 |
2 |
4 |

Representar un punto con n dimensiones en el espacio
<d, v> es directo
|
d1 |
d2 |
d3 |
..... |
dn |
|
3 |
5 |
2 |
..... |
5 |

1.2 La Gráfica de un Punto en un Numero Continuo de
Dimensiones.
Como se ve, se esta realizando la transformación del
espacio n-dimensional al espacio <d,v>. Sin embargo hasta este punto solo
se han mostrado ejemplos de espacios con dimensión entera, ahora bien desde el
surguimiento de la teoría de fractales se acepta la existencia de espacios con
dimensión fraccionaria real y no necesariamente entera, o sea espacios que
tienen dimensiones como 1.37 o 2.45, sin embargo esto no tiene problema ya que
nuevamente la representación en <d, v> es directa, por ejemplo si se
tiene un punto en el espacio con dimensiones fractales <d1, d1.7, d2.83>.
|
Dimensión d1 d1.7 d2.83 |
Valor 3.5 3.85 1.47 |
su representación en el espacio <dimensión,
valor> es directa

Ahora bien cuando se habla de espacios con dimensión
fraccionaria real tenemos que tomar en cuenta que la cantidad de números
naturales ( o sea números que toman valores de 1 a n) que existen se considera
infinita y dado que se ha demostrado que existen mas números reales que
naturales, se dice que la cantidad de números reales es transfinita, por lo que
si consideramos que se pueden tener tantas posibles dimensiones como números
reales entonces se puede tener un numero transfinito de dimensiones (a un
espacio formado por un numero transfinito de dimensiones también lo llamaremos continuo dimensional).
Un punto en n dimensiones se ve como n puntos en
<d, v> y un punto en un continuo dimensional se representa en el espacio
<dimensión, valor> como un conjunto transfinito de puntos, segmentos de
recta o como una curva formada por múltiples segmentos de curva y en el mejor
de los casos como una curva continua.

O sea que en el extremo una curva en 2 dimensiones
(como por ejemplo la gráfica del sonido o una serie de tiempo) se puede
considerar como la representación de un objeto en n dimensiones y si la curva
es continua se puede ver como la representación de un punto en un continuo
dimensional.
1.3 La Gráfica de un Recta en un Numero Continuo de
Dimensiones.
Hasta este momento se ha estado mostrando la
transformación de un punto al espacio <d,v> pero no se ha visto como se
pueden representar otro tipo de objetos, por lo que a continuación
presentaremos como ejemplo como queda la representación de múltiples puntos y
de rectas.
En primer lugar la representación de 2 puntos es
directa.
|
Por ejemplos si se tienen los puntos X Y 3 5 1 4 |
En un espacio <d, v> quedan
|
Si se tienen 3 puntos el proceso es el mismo
|
por ejemplo si se tienen X Y 3 5 1 4 2 2 |
En el espacio <d, v> quedan
|
En general si se tienen n puntos
|
como por ejemplo X Y 3 5 1 4 2 2 .. .. 5 1 |
la gráfica quedaría
|
Ahora bien si los n puntos representan una recta
discretizada
|
como por ejemplo X Y 1 1 2 4 3 9 .. .. n 2n |
la gráfica quedaría
|
Como se puede ver los puntos quedan ordenados en dos
lineas rectas por lo que generalizando podemos plantear que una recta continua
en 2 dimensiones queda representada como dos rectas en el espacio dimensión
valor.
|
como por ejemplo la ecuación Y = 2X |
quedaría como
|
y en general
una recta continua en n dimensiones queda representada como n rectas en el
espacio <d, v>.
Como se puede ver se tiene la puerta a un universo de
trabajo con múltiples posibilidades y que tiene la característica de que en
donde se mire se encuentran resultados y preguntas, ya que se puede seguir con
la representación de cualquier curva o de objetos bidimensionales en espacios
multidimensionales y llegar a la representación de objetos multidimensionales
en espacios multidimensionales y de objetos fractales en espacios fractales o
continuo dimensionales.
2.-
Equivalencias entre Ondas y Puntos
Planteándolo al revés, se ve que, la transformación inversa para pasar de una
curva (continua o discreta) en dos dimensiones a un punto en un espacio
multidimensional es directa, o sea que una recta formada por n puntos se
puede ver como un punto en n dimensiones y una curva continua se puede representar como un punto en un
continuo dimensional.
De donde por ejemplo la curva que representa una señal
(de sonido, luz, presión, temperatura, imagen, electrocardiograma, etc.), se
puede ver como un punto en un continuo de dimensiones y cuando se digitaliza lo
que se obtiene es una representación como un punto en n dimensiones
Si la curva esta formada por dos puntos se representa
como un punto en dos dimensiones. Por ejemplos si se tiene la curva formada por
dos puntos.
|
X Y 1 3 2 5 |
|
Su representación en un espacio de dos
dimensiones <d1, d2> es directa

Si se tiene una curva formada por tres puntos entonces
se puede ver como un punto en un espacio de tres dimensiones. Por ejemplos la
curva formada por los siguientes tres puntos
|
X Y 1 3 2 5 3 2 |
|
Se representa directamente en el sistema
coordenado <d1, d2, d3>

Si la curva esta formada por cuatro puntos, como por
ejemplo:
|
X Y 1 3 2 5 3 2 4 4 |
|
se puede
representar como un punto en un espacio de cuatro dimensiones (3, 5, 2,4).
En fin si la
curva esta compuesta por n puntos
|
X Y 1 3 2 5 3 2 ..... n 5 |
|
entonces corresponde a un punto en un espacio de n
dimensiones (3, 5, 2, ... ,5)
En los párrafos anteriores se mostraron por facilidad
ejemplos basados en curvas en las cuales los puntos tomaban valores
consecutivos de 1 a n en el eje de las X´s, sin embargo esta idea se aplica
también para curvas en general, por ejemplo si se tiene la curva
|
X 1 1.7 2.83 |
Y 3.5 3.85 1.47 |
|
|
Se puede representar como un punto en un espacio
fractal, ya que una de las propiedades de los espacios fractales es que sus
dimensiones pueden se fraccionarias, o sea que los valores del eje X
corresponden a las dimensiones fraccionarias 1, 1.7 y 2.83 y la curva
corresponde a un punto en el espacio <d1, d1.7, d2.83>.
En general una
curva continua como

corresponde a un punto en
un espacio formado por un numero transfinito de dimensiones o continuo
dimensional ya que una
curva continua esta formada por un numero transfinito de puntos y por tal
motivo corresponde a un punto en un espacio formado por un numero transfinito
de dimensiones.
CONCLUSIÓN
Como se puede ver, se esta planteando que una curva en
2 dimensiones y un punto en un espacio multidimensional son equivalentes, es
decir asociado a cada curva existe un punto en un espacio multidimensional y
cada punto en un espacio multidimensional se puede representar como una curva.
O sea que, es
indistinto ver un punto en n dimensiones o una curva formada por n puntos y
mas general aun, es indiferente ver algo
como una curva continua en dos dimensiones o como un punto en un continuo
dimensional (una posible generalización de esta idea consiste en visualizar
curvas u objetos en espacios multidimensionales como puntos en espacios
multidimensionales).
Tal vez una de las aplicaciones mas interesantes de
esta idea se presente en el área de la Física y en particular en su relación
entre la Mecánica Cuántica y la Ondulatoria, ya que precisamente uno de los
problemas de la investigación actual se presenta en el hecho de que existen
fenómenos cuyo comportamiento es al mismo tiempo ondulatorios y cuánticos o sea
que se comportan como ondas y como partículas o cuantos.
Y precisamente lo que se esta presentando en este
trabajo nos permite por ejemplo, postular
que tenemos una forma para ver indistintamente este tipo de fenómenos (como la
luz) como un continuo de puntos (onda luminosa) o como un punto en un continuo
dimensional (donde, lo que percibimos como cuanto de luz vendría siendo una
proyección del continuo dimensional a nuestro espacio de percepción).