¿Las matemáticas son lo mismo que la realidad? (editar: ¿está limitado por la realidad)?

No, las matemáticas no son lo mismo que la realidad. Es análogo al inglés, o las declaraciones en inglés, que no son lo mismo que la realidad. Las matemáticas, como el inglés, son un idioma y, como el inglés, pueden usarse para comunicarse entre nosotros sobre nuestras impresiones de la realidad.

Las diferencias entre las matemáticas y el inglés (o cualquier otro lenguaje natural) se pueden resumir en algunos puntos.

  • El inglés es general y puedes expresarte sobre muchas cosas usando el inglés. Las matemáticas solo hablan de algunas cosas.
  • Las matemáticas se construyen y dependen más de convenciones explícitas. El inglés creció de idiomas anteriores, y hay mucho espacio para interpretaciones personales de declaraciones en inglés.
  • Ampliando el último punto, las definiciones matemáticas son precisas y los supuestos (axiomas) se expresan explícitamente.
  • La lógica juega un papel en el idioma inglés, pero la lógica es fundamental para las matemáticas. Se prueban nuevos teoremas en matemáticas a partir de los axiomas y teoremas previamente probados.

Puede preguntar de qué están hablando las matemáticas si no se trata de la realidad. Es importante darse cuenta de que cuando usamos las matemáticas para discutir la realidad, reconocemos que nuestras declaraciones son solo aproximaciones de la realidad; que podríamos estar equivocados Es agradable imaginar que nuestras declaraciones son precisas para otra cosa, algún tipo de realidad matemática. Incluso usamos palabras que sugieren que existen cosas matemáticas cuando decimos “hay un número entero cuyo cuadrado es 16 pero no hay un número entero cuyo cuadrado es 20”. Pero no estamos afirmando que el número 4 existe en la realidad física en ninguna parte. Lo más que podría significar es que es consistente que 4 exista, pero no es consistente, la raíz cuadrada de 20 existe como un entero. Lo que cuenta como existente depende de los axiomas que asumas, es decir, de las convenciones acordadas en tu dominio del discurso.

La restricción final sobre las matemáticas es la consistencia. Si puede describir algo matemáticamente y no es inconsistente, entonces es matemática válida. Hay otras restricciones menos estrictas. Es posible que tenga algo que sea consistente, pero si no es útil, puede ser la única persona que lo aprecie.

Si los seres racionales, dados el mismo enunciado del problema y las mismas condiciones, pueden llegar a la misma solución de forma independiente o ponerse de acuerdo sobre las mismas soluciones si hay más de una, la base para llegar a estas mismas conclusiones tiene una especie de realidad.
Dado que eso puede ocurrir y ocurre regularmente, parece que las matemáticas son una región de la realidad. Si bien es diferente de la realidad física, es una parte estable y permanente del entorno en el que existimos.
El contexto de la cita de Einstein sugiere que estaba usando la palabra realidad para referirse solo a la realidad física. Ese es un sentido igualmente válido para usar el término.
Otro sentido o definición del concepto es como en “realidad platónica”. Para eso, la pregunta quora: ¿Están de acuerdo los académicos matemáticos con la opinión de Kant de que las matemáticas son sintéticas a priori? Tiene buenas respuestas. Prefiero el de David Joyce y el mío.

La pregunta de si las matemáticas son o no la realidad es imposible de responder con total confianza. Por un lado, podemos argumentar que las matemáticas fueron creadas por la humanidad, y que no existe fuera del pensamiento humano. Por otro lado, se puede argumentar que la naturaleza opera de acuerdo con principios matemáticos, incluso en ausencia de observación o interacción humana. En última instancia, la cuestión de si las matemáticas son o no la realidad es filosófica, aunque los argumentos a favor y en contra probablemente incluirían ideas de la ciencia y las matemáticas.

Primero, intentaré proporcionar dos argumentos básicos, uno a favor y otro en contra.

——————————————————————————————————————-

Las matemáticas no son realidad:

(1) Las matemáticas fueron inventadas por la humanidad. Cualquier cosa inventada por la humanidad no existía antes de la humanidad, y no existiría si la humanidad no existiera. Por lo tanto, las matemáticas no existen sin la humanidad.
(2) La realidad existe sin humanidad.
(3) De 1 y 2 vemos que la realidad y las matemáticas tienen propiedades diferentes (a saber, las matemáticas requieren la existencia de la humanidad, mientras que la realidad no). Por lo tanto, dado que dos cosas no pueden ser iguales mientras tienen propiedades diferentes, se deduce que las matemáticas no son la realidad.

——————————————————————————————————————-

Las matemáticas son realidad:

(1) La naturaleza opera de acuerdo con principios matemáticos.

Verificar que esto sea cierto es aparentemente imposible, aunque es uno de los pilares centrales de la ciencia. Aunque no podemos probar que la afirmación 1 sea verdadera, podemos intentar convencernos con ejemplos.

Tome como ejemplo la noción de número. Claramente, la naturaleza distingue entre el número 1 y el número 2, porque algunas especies se reproducen asexualmente (reproducción de un solo organismo), mientras que otras especies se reproducen sexualmente (reproducción de doble organismo).

La naturaleza también tiene en cuenta los números negativos. Por ejemplo, si un animal come una manzana, entonces hay una manzana menos fuera del animal. Por lo tanto, el número de manzanas fuera del animal ha disminuido en una (que es lo mismo que agregar una negativa). La naturaleza distingue entre estos dos escenarios porque ahora, si aparece otro animal, no hay manzana para comer (aunque antes había uno).

La naturaleza también tiene en cuenta las tasas de cambio (y, por lo tanto, el cálculo). La tasa de cambio del movimiento del aire determinará si el viento es lo suficientemente fuerte como para derribar un árbol. Si la tasa de cambio es lo suficientemente grande, en comparación con la fuerza del árbol, entonces el árbol se romperá. De lo contrario, el árbol permanecerá en pie.

(2) Si la naturaleza opera de acuerdo con principios matemáticos, entonces la naturaleza es matemática.

El razonamiento detrás de esta afirmación es que, si la naturaleza opera de acuerdo con principios matemáticos, ¿cuál es la diferencia entre la naturaleza y las matemáticas? Se podría argumentar que podemos ver la naturaleza, pero no podemos ver las matemáticas. Si bien esto es (quizás superficialmente) cierto, uno debe recordar que nuestros sentidos solo nos muestran una interpretación de la realidad. Nuestros sentidos pueden no estar mostrándonos la verdadera realidad; La verdadera realidad podría ser la matemática.

——————————————————————————————————————-

Estoy de acuerdo en que ninguno de los argumentos anteriores es completamente sólido, el segundo es más débil que el primero. Solo tenía la intención de mostrar un posible argumento de ambos lados: mojarnos los pies, por así decirlo.

El punto principal que me gustaría plantear es que esta pregunta está abierta. No hay una respuesta definitiva, aunque sospecho firmemente que hay personas que estarán listas para afirmar que hay una respuesta definitiva (que probablemente sea la que creen que es cierta).

Es posible hacer una categorización aproximada de la filosofía de las personas en función de su respuesta a nuestra pregunta. Es probable que los que responden que las matemáticas sean realidad sean platonistas, mientras que los que responden que las matemáticas no son realidad probablemente no sean platónicos.

Un platónico es alguien que, hablando en términos generales, cree que existen cosas que no son físicas, y que estas cosas no físicas son ideas similares. Creen que las cosas físicas son manifestaciones de las ideas no físicas … así, por ejemplo, un ser humano valiente es una manifestación tanto de la idea de valentía como de la idea de un ser vivo. Además, la idea de valentía y la idea de los seres vivos se derivan de otras ideas … y si seguimos rastreando, eventualmente llegamos a una sola idea: la fuente. Lo que hace que los platónicos sean más propensos a responder que las matemáticas son la realidad es que es más probable que crean que la realidad podría ser una colección de ideas abstractas de las cuales todo lo demás se deriva. Debo señalar que los platónicos pueden sentir que la afirmación “las matemáticas son la realidad” es un poco restrictiva, porque aunque pueden creer que la realidad es una colección de ideas abstractas, pueden no creer que todas esas ideas abstractas sean matemáticas.

Para concluir, me gustaría volver a enfatizar que esta pregunta tiene que ver con la opinión. No hay forma de verificar que la realidad sea o no matemática, por lo que no podemos estar 100% seguros de que sea cierto.

Debería escribir, como descargo de responsabilidad, que no soy competente en filosofía. Por lo tanto, mi representación de la filosofía platónica puede no ser del todo precisa (aunque creo que es adecuada para el propósito de esta discusión).

Según Randall Munroe, autor de cómics xkcd,

La física de las matemáticas no está limitada por los preceptos de la realidad.

Las matemáticas son un superconjunto de la realidad. Toda la realidad es descrita por las matemáticas, pero hay otras matemáticas que no describen la realidad.

No.

La matemática es una abstracción de la realidad, en el sentido de que es una herramienta utilizada para racionalizar nuestro mundo. No puede ser lo mismo que la realidad, ya que es un subconjunto de ella.

Los teoremas de incompletitud de Godel sugieren que la realidad no puede describirse mediante ecuaciones matemáticas, por lo que sugeriría que tanto las matemáticas (y por lo tanto la física) son comparaciones inadecuadas.

Teoremas de incompletitud de Gödel

La matemática es un conjunto consistente de reglas y leyes basadas en la observación de la realidad utilizando nuestro sentido y nuestra mente. Entonces es seguro decir que las matemáticas son características de la realidad observada. No es algo que nuestras mentes inventaron. Es más un descubrimiento. Pero solo porque las matemáticas predicen algo, no significa que sea la verdad. Las leyes y la regla de las matemáticas pueden ser defectuosas. Sin embargo, la realidad no puede ser defectuosa. Por lo tanto, las matemáticas tal como las conocemos, al menos algunas de ellas son parte verdadera de una realidad.

Las matemáticas aparecen en primer lugar siguiendo la necesidad humana de modelar las realidades circundantes. También es cierto que cualquier matemática abstracta encontró eventualmente una aplicación en la realidad. Debo decir que las matemáticas no pueden existir en ausencia de realidad y viceversa.

La matemática es una aproximación a la realidad. La naturaleza no obedece las leyes de la física o las matemáticas, al igual que la marea creciente obedece al rey Knut.

Lo que sucede es que las leyes actuales de la física y las matemáticas son cómo esperamos que actúe la naturaleza, y las divergencias implican un refinamiento de las leyes.

Si crees que la respuesta es sí, te convertirás en Sheldon Cooper (personaje de televisión).
Si crees que la respuesta es no, te convertirás en un Quoran.
(Elegir sabiamente).

Las matemáticas son una herramienta para modelar la realidad. Nos ayuda a comprender patrones y, a partir de él, predecir el futuro.