¿Cómo y por qué las matemáticas pasaron de la realidad tangible a los conceptos abstractos?

¿Cómo y por qué las matemáticas pasaron de la realidad tangible a los conceptos abstractos?

¡Siempre fue así! Al menos tan atrás como existía el concepto de Matemáticas.

La aplicación de las Matemáticas a la realidad, hoy en día llamada Física o Ingeniería o algo así, en realidad también son conceptos abstractos que se basan en un modelo que conecta las abstracciones matemáticas con los fenómenos observados. A veces, esos modelos son simples y “obvios” e incluso tan “triviales” que no nos damos cuenta de que hay modelos en curso. El ejemplo más simple ocurre incluso antes de ir a la escuela: identificar y contar objetos.

El conteo es en realidad una abstracción matemática sofisticada que, para usar otra abstracción, implica una biyección entre los objetos que se cuentan y los números naturales. Si tiene alguna comprensión concreta de los números naturales, como el conjunto de dígitos de madera de un niño, puede felizmente “contar” hasta diez sin contar realmente en orden simplemente combinando los dígitos de madera con los objetos.

Un matemático inteligente llamado Georg Cantor usó esta misma técnica para “contar” los miembros de conjuntos infinitos. Al hacerlo, demostró que había el mismo número de números racionales que los números naturales (porque puede emparejar cada número racional con un número natural único). También demostró que había estrictamente más números reales que números naturales usando su argumento diagonal (ahora famoso).

Es posible que hayas pensado que contar era una realidad tangible. De hecho, los matemáticos en una etapa también pensaron que las Matemáticas hablaban verdades fundamentales sobre la realidad. Por ejemplo, Euclidean Geometry hablaba de cómo era realmente el espacio. Euclides codificó su geometría alrededor del 300 a. C. en un tratado absolutamente brillante llamado los Elementos. A pesar de cierta preocupación por algunos aspectos del tratado que mantuvo su influencia durante más de dos milenios hasta que, hace menos de dos siglos, el quinto postulado de Euclides (el postulado paralelo) finalmente demostró ser independiente de los otros postulados, y las geometrías no euclidianas podrían ser desarrollado.

Con múltiples geometrías potenciales, ¿cuál es la Verdad (con una T mayúscula)? ¡Ninguno de ellos! Por mucho que hayamos pensado que estábamos hablando de la realidad tangible durante todos esos años, resulta que solo estábamos manipulando conceptos abstractos autoconsistentes. Los que fueron, y siguen siendo, extraordinariamente útiles para modelar la realidad, pero que no son la realidad tangible en sí.

Se podría argumentar que las matemáticas realmente se convirtieron en conceptos abstractos durante el período del siglo [matemático] 19 ^ {\ text {th}} [/ matemático] a medida que la geometría no euclidiana y otras abstracciones se aceptaron, pero el hecho es que las matemáticas han estado y se trata de conceptos abstractos incluso cuando no nos damos cuenta.

La primera pregunta a responder es qué matemáticos cambiaron de la realidad tangible a los conceptos abstractos y cuándo lo hicieron.

Los antiguos matemáticos y filósofos griegos comenzaron a buscar la certeza lógica de las afirmaciones en teoría de números y geometría. ¿Por qué fue que hay infinitos números primos? ¿Cómo sabemos que se cumple el teorema de Pitágoras? ¿Qué es, de hecho, una razón cuando no es una razón de números enteros (como la razón de la diagonal de un cuadrado a su lado)? ¿Cuál es el significado del área dentro de una figura curva?

Todo esto fue creado en los dos siglos anteriores a Euclides (ca. 300 a. C.), y puedes ver los resultados de esa creación resumidos en sus Elementos . La teoría de números es inherentemente abstracta e intangible. La geometría en los Elementos no es tangible sino idealizada. Hay planos sin grosor, líneas sin grosor ni ancho, y puntos sin grosor, ancho o largo. No son tangibles sino todos abstractos.

La abstracción permite definiciones y pruebas precisas, ambas necesarias para la certeza lógica.

La matemática trata sobre conceptos abstractos y ha sido para toda la historia registrada y mucho antes, probablemente también. De hecho, se podría decir que “si no es abstracto, no es matemático”.

Un lugar donde las matemáticas podrían haber comenzado es cuando las personas (o nuestros antepasados) notaron algunas de las propiedades básicas de los enteros positivos, permitiendo así que esos enteros se vuelvan abstractos. Es decir, “1” es abstracto. Nunca lo has visto, tocado, sentido o cualquier otra cosa. Claro “1” y “uno” y “uno” y | y así sucesivamente pueden ser representaciones de uno. Pero el hecho mismo de que haya muchas representaciones muestra que la representación no es el concepto. “1” es una idea increíble. La idea de que 1 manzana tiene algo en común con 1 persona, 1 mazorca de maíz, 1 chimenea, 1 león y 1 lo que sea impresionante.

La razón por la que generalmente no lo consideramos sorprendente es porque estamos muy acostumbrados.

Antes de que la gente se diera cuenta de esto, no había matemática.

Cuando los matemáticos griegos probaron que la raíz cuadrada de 2 no podía expresarse como un número racional, realmente se asustó al descubrir que algunos conceptos y teoremas matemáticos eran “abstractos” en el sentido de que no estaban relacionados con la realidad física. Ese fue un gran paso.

Otro gran paso ocurrió a fines del siglo XIX con el desarrollo de la teoría de conjuntos y la lucha con problemas como la paradoja de Russell: “el conjunto de todos los conjuntos que no son miembros de sí mismos”, que señaló que las matemáticas requieren mucho más rigor que lenguaje normal

Y luego, en la década de 1920, Kurt Godel llevó la abstracción a otro nivel al considerar las consecuencias de representar una “prueba”, una secuencia de símbolos que representan deducciones lógicas utilizando los axiomas del sistema formal, como un número natural. Lo que lleva a la conclusión de que este riguroso formalismo es una serpiente que se muerde la cola: dentro del sistema formal no se puede probar que los axiomas del sistema formal sean consistentes; y dentro del sistema formal hay “hechos” que son verdaderos pero no demostrables dentro del sistema formal.

Ahora supongo que la parte realmente interesante de la pregunta es “¿por qué”? Y a eso creo que la respuesta es que las estructuras de las matemáticas se descubren en gran medida en lugar de inventarse: los griegos no * quisieron * inventar números irracionales, comenzaron a querer resolver problemas bastante concretos en geometría, pero al resolver esos problemas comenzaron a pensar de una manera abstracta, y una vez que comienzas a explorar la geometría y los números con esa forma escéptica de pensar, * descubres * abstracciones. Y luego esas abstracciones conducen a más abstracciones. Aunque a veces lo que parece ser una estructura abstracta (por ejemplo, la teoría de grupos) luego se relaciona estrechamente con la naturaleza de la realidad física (por ejemplo, la física de partículas).

No estoy seguro de que puedas fechar un movimiento así ni de que tenga sentido.

Sólidos platónicos

Las matemáticas tendrían dificultades para lidiar con puntos que tenían extensión, líneas que tenían grosor y longitud, etc.

En mi opinión, el pensamiento matemático comienza con el mínimo necesario y solo a regañadientes agrega complejidad.

Los sólidos de Platón, por ejemplo, son “reales” para él. Lo que ve hecho de materiales es solo una sombra de lo real;)

Eso es fácil. Cualquier constructor o panadero tiene que poder escalar un plano de receta.

Las abstracciones provienen de las necesidades de la vida real, no de la teoría en aras del conocimiento o algo así.

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