¿Se puede definir la teoría de categorías únicamente en términos de teoría de conjuntos?

Existe una noción de categoría interna: si me das una categoría C, entonces puedo plantear una noción de categoría en C, que tiene los siguientes datos:

  • un objeto O en C, considerado como la “colección de objetos”
  • un objeto M en C, considerado como la “colección de morfismos”
  • dos mapas, syt, de M a O, considerados como decir cosas en M qué objetos son sus fuentes y objetivos
  • un mapa i de O a M, que le dice a los objetos qué flechas son identidades
  • un mapa desde el retroceso de syt hasta M, llamado composición
  • Satisfacer una lista de axiomas análogos a los axiomas para una categoría “pura”.

¿Para qué sirven estos? Entre otras cosas, una categoría interna a la categoría de conjuntos es una categoría pequeña (porque hay un conjunto de objetos en lugar de una clase, o un conjunto grande, o cualquier base que prefiera), y esto nos dice que puede definir un teoría de categorías dentro de una teoría de conjuntos como ZFC (o cualquier teoría en la que modeles Establecer). El problema es que te encuentras con problemas de tamaño. Por ejemplo, ninguna categoría de conjuntos tal como pensamos en ellos puede ser un objeto en sí mismo, debido a la paradoja de Cantor. Esto también lleva al hecho de que su categoría de grupos no será pequeña, y los espacios topológicos, y los anillos, etc. Por lo tanto, la mayoría de los teóricos de categorías se conforman con un enfoque más autónomo de la teoría de categorías (creo que Mac Lane los llama metacategorías), que se basa en una lista más conservadora de axiomas. Para leer más sobre esto, lo remito al primer capítulo de Categorías para el matemático de trabajo .

¡Espero que esto ayude!

Hay algunos problemas básicos allí. Se ignoran en gran medida y no afectan a la mayoría de los que usan la teoría de categorías. Sin embargo, la categoría utiliza funciones que se definen en la teoría de conjuntos. Algunas categorías de teoría necesitan usar funciones “más grandes” que respalden la teoría. Eso se puede aliviar mediante el uso de una teoría de conjuntos basada en clases. Sin embargo, eso solo resuelve un nivel. El mismo problema puede surgir en el nivel superior, y así sucesivamente.
Entonces sí y no. Si, en la practica. No, en teoría
Ha habido bastantes intentos de refundar tanto la teoría de conjuntos como la teoría de categorías para aliviar esos problemas. Algunos de esos intentos definen la teoría de conjuntos en términos de teoría de categorías.
Nota: No soy un experto en esa área, pero conozco algunos de los problemas. Para más detalles, debe consultar a alguien que sea experto tanto en teoría de categorías como en sus fundamentos.

En mi opinión, la teoría de categorías está basada en funciones. x es una función de y . y es una función de z. y x composición y es la función de z. La teoría de conjuntos se expresa con más funciones basadas en la unión. Están interrelacionados pero tienen diferentes propósitos. El problema lineal probablemente usaría una teoría de categoría y los problemas estadísticos de amplio rango probablemente usarían una teoría de conjunto … Pero no soy un experto en estas teorías. Esa es mi historia y me estoy aferrando a ella.

Claro, siempre y cuando su versión de la teoría de conjuntos también permita el uso de clases adecuadas. Un ejemplo clásico sería la teoría de conjuntos NGG.