¿Por qué la palabra ‘conjunto’ en la teoría de conjuntos no tiene una definición que satisfaga a todos? ¿Qué obstáculos están inminentes tal definición?

Se solía pensar que un conjunto era fácil de definir: era una colección de cosas. La única regla era que para cualquier cosa, tenía que saber con certeza si estaba en el set o no. Una base agradable y simple para toda la matemática.

Por ejemplo: el conjunto de todos los enteros. El conjunto de todas las personas llamadas Eric. El conjunto de todas las ideas abstractas.

Desafortunadamente, resulta que esta definición aparentemente inofensiva de un conjunto está bobobytrapped. La primera persona en señalar esto fue Bertrand Russell, quien, en 1901, se dio cuenta de la importancia de algo que hoy se conoce como la paradoja de Russell. Esta es, en esencia, la respuesta a su pregunta.

Russell notó que algunos conjuntos se contienen . Por ejemplo, el conjunto de todo lo que no es una tetera se contiene a sí mismo (porque no es una tetera). El conjunto de todos los conjuntos se contiene a sí mismo. Y así. Esta es una consecuencia natural de la definición de un conjunto.

Un conjunto se contiene a sí mismo o no, por lo que debe haber un conjunto de todos los conjuntos que no se contengan a sí mismos . Y ahí está el problema. ¿Ese conjunto se contiene a sí mismo? Si lo hace, entonces no es un conjunto que no se contiene a sí mismo, por lo que no se contiene a sí mismo. Pero si no lo hace, entonces es un conjunto así, entonces lo hace.

Ups

Esta paradoja, y otras similares, muestran que las reglas de lo que ahora llamamos “teoría de conjuntos ingenua” conducen directamente a contradicciones. Las contradicciones son un desastre lógico, porque le permiten probar absolutamente cualquier cosa, ya sea verdad o no. Entonces, la idea simple, general y elegante de un conjunto con el que comenzamos contiene las semillas de su propia destrucción.

Los matemáticos han dedicado mucho tiempo y esfuerzo en los últimos cien años para descubrir qué hacer al respecto.

El propio enfoque de Russell era desarrollar lo que él llamó una “teoría de los tipos”, según la cual las declaraciones lógicas se organizan en una jerarquía, y solo se les permite referirse a cosas al mismo nivel que ellas. Al mismo tiempo, a Ernst Zermelo se le ocurrió otro enfoque (conocido como Teoría de conjuntos de Zermelo) basado en un nuevo conjunto de axiomas en el que los conjuntos solo podían definirse construyéndolos, no por reglas arbitrarias de membresía.

Desde entonces, la teoría de conjuntos de Zermelo se ha ampliado y refinado para crear la teoría de conjuntos de Zermelo-Fraenkel, que es el enfoque más utilizado en la actualidad. Sin embargo, todavía hay desacuerdos y dudas, particularmente sobre uno de los axiomas, conocido como el Axioma de Elección.

Esto dice que si tiene una colección de conjuntos, siempre puede construir un nuevo conjunto seleccionando un elemento de cada uno de ellos. Es una suposición perfectamente razonable si estamos hablando de una colección finita de conjuntos, pero su importancia surge cuando la colección de conjuntos es infinita. No está claro cómo hacer la selección si tiene un número infinito de conjuntos, y algunos matemáticos no les gusta la idea de suponer que esto siempre se puede hacer.

Como resultado, hay dos versiones alternativas de esta teoría: ZF, que omite el axioma de elección, y ZFC, que lo incluye. Hay algunos teoremas importantes que no se pueden probar sin el axioma de elección, por lo que ZFC es la versión que se usa la mayor parte del tiempo (aunque es un poco sospechoso).

Mientras tanto, todavía se proponen sistemas alternativos, como la ‘S’ de George Boulos.

Entonces ahí está tu respuesta. La definición simple y obvia de un conjunto utilizado en la ingenua teoría de conjuntos suena genial, pero explota en tu cara. Arreglar esto resulta ser un proceso bastante complicado, y aunque la mayoría de los matemáticos hoy en día están felices de definir conjuntos usando ZFC, no es el único enfoque y no todos están contentos con él. ZFC define un conjunto no en términos de lo que es , sino en términos de cómo hacer uno .

Es una pena que la base misma de las matemáticas modernas sea un poco tambaleante. Pero desafortunadamente, ahí es donde la lógica nos ha llevado.

No creo que necesitemos establecer una definición coherente. Hay un conjunto completo de formas en que podemos usar la palabra, al igual que con casi cualquier otra palabra en inglés que pueda recordar.

Anoche en la cena, mientras estaba poniendo la mesa, mi padre y yo tuvimos una pequeña discusión sobre sus últimos juegos de palabras. Está preparado para la vida con su trabajo, pero le encanta jugar Scrabble, incluso con grandes contratiempos monetarios. Cuando se lo propone, gana torneos contra casi cualquier persona.

Un jugador profesional de Scrabble no necesita conocer el conjunto completo de definiciones para cada palabra. Para aprender tantas definiciones, tendrían que reservar años de su vida. (¿Alguna vez has visto un diccionario oficial de Scrabble? Establece esa cosa como un pisapapeles en un día ventoso, estás listo). En cambio, ponen cada palabra en su mente como una cadena de letras que se pueden organizar desde su conjunto de azulejos

Mi padre ciertamente establecería “establecer” como una palabra para conocer las definiciones, porque es común. Pero establezca casi cualquier buena palabra de Scrabble en su pregunta y se vuelve ridículo establecer solo una definición en su lugar. Si nos propusimos “establecer”, ¿qué no deberíamos decir para todas las demás palabras? Eso es solo poner el listón demasiado alto.


Bien, en serio, ¿qué tipo de respuesta estás buscando? Da algunos detalles, por favor. Debe establecer algunos parámetros para que podamos responder dentro.

En la mayoría de los casos, una teoría de conjuntos especificará el significado de “conjunto” tanto como sea necesario para sus propósitos y nada más (¡y ese significado solo es válido dentro de esa teoría, por supuesto!). Esto generalmente significa que “conjunto” no está muy definido, excepto que “un conjunto” tiene algunas propiedades: pueden contener cosas (generalmente en un universo de conjuntos que significa que las “otras cosas” son otros conjuntos o nada); y pueden ser iguales entre sí (y generalmente se da una definición de lo que esto significa).

Tenga en cuenta que hay muchas teorías establecidas. Algunas teorías de conjuntos contienen urelementos fundamentales que no son conjuntos y no pueden “reducirse” a cosas más simples de ninguna manera, pero algunas teorías de conjuntos no contienen tales cosas. ZF (y por extensión ZFC) no contiene tal cosa (y el conjunto vacío no es un urelemento).

Todo lo que se necesita para que alguien esté insatisfecho con una definición es una idea diferente de lo que un conjunto “debería ser” (en lugar de aceptar que “en esta teoría particular, esto es lo que es un conjunto, o esto es lo que hace , y en diferentes teorías, algo diferente se aplica “), y ser obstinado al respecto. He conocido a una de esas personas; Afirmó haber enseñado teoría de conjuntos, pero parecía carecer de cierto nivel de comprensión. Su opinión fue que un conjunto que no contiene nada (es decir, un conjunto vacío) no debería existir o no tiene sentido (¡en ZF el conjunto vacío está perfectamente bien definido!), Y desconfiaba de contener conjuntos dentro de otros conjuntos. Para ser justo con él, no era matemático, sino que afirmaba ser filósofo. Sin embargo, el intercambio me sorprendió un poco y me entristeció un poco.

Parece que sus objeciones (y probablemente las de otras personas) se reducen a la osificación de una opinión en un apego emocional a un concepto. Estos pueden ser difíciles de dejar. Estoy seguro de que tengo algunas de esas creencias, pero si no me he enfrentado a ellas, no sé si alguna vez lo sabré, y si lo hiciera, ¿me gustaría? Espero poder mirar más allá de mí mismo y comprender …

Todo se reduce a esto: puede complacer a algunas de las personas la mayor parte del tiempo, algunas de las personas a veces, pero no puede complacer a todas las personas todo el tiempo.

Se han usado diferentes palabras en el pasado, incluyendo “sistema” y “conjunto”. Lo bueno de la palabra “conjunto” es que es solo una sílaba y tiene significados similares en inglés ordinario y en matemáticas.

Nunca escuché a nadie decir que no están satisfechos con la palabra “conjunto” utilizada para conjuntos. Ni siquiera es ambiguo ya que solo se usa para conjuntos.

Los conjuntos se definen en los axiomas de la teoría de conjuntos. Los axiomas básicos de la teoría de conjuntos son los axiomas ZF. Como la teoría de conjuntos puede incorporar la teoría de números, el teorema de incompletitud de Gödel dice que cualquier lista efectiva y consistente de axiomas será incompleta. Eso significa que sea cual sea el sistema de axiomas que tenga, siempre puede agregar una declaración independiente como otro axioma.

Una declaración que se agrega con frecuencia a ZF es el Axioma de elección, y que da como resultado el sistema axiom ZFC. Eso se suma a la no constructividad, una cualidad indeseable, por lo que se evita cuando es posible. Incluso sin el Axioma de Elección, la matemática clásica tiene aspectos no constructivos, ya que utiliza la lógica clásica que incluye algunas reglas que no son constructivas. Uno debe usar la lógica intuicionista para evitar eso.

Todas las paradojas en la teoría de conjuntos provienen de la circularidad en las definiciones, pero Russell Paradox que oculta una antinomia muy sutil. Hay muchas formas de resolver, y originan diferentes definiciones de conjuntos. En las lógicas de enésimo orden, los conjuntos se realizan en recursión finita desde el conjunto vacío o un conjunto de urelementos (en lógica de enésimo orden es mejor usar urelementos porque si no puede ser conjuntos infinitos, y una teoría sin muchos conjuntos infinitos no es útil en matemáticas ) El más utilizado es ZFC, pero prefiero NBG. Sus axiomas son más intuitivos. Utilizaron 2 objetos primitivos y una relación: clase, conjunto y [matemáticas] \ epsilon [/ matemáticas]

Un conjunto es una clase que puede estar en otra clase, una clase propia es una clase muy grande o muy comprensiva que no puede ser parte de otra clase (como la clase Rusell). Cualquier fórmula define los conjuntos que pueden estar en una clase (propiamente dicha o no). En segundo orden, la teoría es categórica. Es necesario el axioma infinito, es decir, existe un orden lineal que no tiene elemento final. No hay más axiomas. Todos los “conjuntos” que originan paradojas en la teoría de conjuntos naive de Frege, y algunos de ellos también en la teoría de Cantor, son de clase propia y las paradojas desaparecen porque no pueden estar en otra clase. La idea metamatemática es que hay infinitos, infinitos muy largos, mucho más largos que el infinito de números naturales o números reales, pero hay un límite para los infinitos. Creo que es una concepción muy clara.

Para discusiones informales, casi cualquiera de las definiciones del diccionario servirá, por ejemplo, una colección de objetos. En matemáticas, sin embargo, no existe una definición formal de qué es y qué no es un conjunto. No hay necesidad de uno. Por el contrario, tenemos una lista de propiedades esenciales de los conjuntos de los cuales se pueden derivar todos los demás, por ejemplo, para cualquier conjunto A y B (aunque esté informalmente definido), existe un conjunto que es la unión de los conjuntos A y B. Estas propiedades esenciales comprenden Los axiomas de la teoría de conjuntos, los más utilizados son los axiomas de Zermelo-Fraenkel.

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