Recientemente, BuzzFeed publicó un video que era esencialmente un montón de clips de empleados de BuzzFeed discutiendo sobre cuántos agujeros tiene una pajita.
Ahora, conozco a una buena cantidad de personas que probablemente votarían en contra de esta respuesta porque incluso mencioné BuzzFeed, pero esto se pone interesante, no solo desde la perspectiva de la topología estándar, sino también desde la perspectiva de la filosofía.
Cualquier matemático sabe la respuesta a esta pregunta. De hecho, la respuesta a esta pregunta es tan omnipresente para un matemático, que casi se conoce más como un punto clave para una broma. Y una broma tan seca y tan común como “¿Por qué el pollo cruzó la calle?”.
Aquí hay una imagen de cómo es un popote para un matemático.
Como han señalado muchas de las otras respuestas, en lo que respecta al campo matemático de la topología, una pajita tiene una relación de equivalencia con una rosquilla o una taza, porque una pajita, una rosquilla y una taza pueden estirarse y moldeados entre sí sin cortarlos ni perforarlos. Debido a esto, al igual que una rosquilla tiene un agujero, una pajita tiene un agujero.
Sin embargo, no escribí esta respuesta para decir esto una vez más , quería hablar sobre el hecho de que incluso cuando un laico sí lo sabe, se descarta como un argumento semántico o superficial, cuando, de hecho, esta definición de Un agujero es mucho más profundo y más fundamental de lo que parece.
Un ejemplo de este punto son los comentarios en este video. El video explica este concepto bastante bien. Sin embargo, cuando va a los comentarios del video, la gente parece pensar que el argumento en el video es en realidad semántico. Básicamente, piensan que un matemático que dice que un popote tiene un agujero es casi lo mismo que afirmar que Plutón no es un planeta.
Aquí hay un ejemplo
Creo que mucho desacuerdo proviene de cómo se define el agujero en el lenguaje regular y cómo se define en las matemáticas. En la vida real puedes cavar un hoyo en la tierra, pero un matemático diría que no es un hoyo, sino una abolladura insignificante. Del mismo modo, la interpretación de la palabra agujero puede conducir a un desacuerdo en este enigma. Pero la gota tiene 1 agujero matemático, eso es seguro.
Aquí está otro
La razón por la cual las personas “debaten” al respecto, es porque es un debate sobre el significado de las palabras del lenguaje, que es definido por las personas y no por los expertos. ¿Qué es un “agujero”?
(En realidad, estoy de acuerdo con este tipo en su mayor parte. Me niego a dejar que la corporación Pringles decida que los Pringles no son chips. Pero esto es diferente).
Pero lo que el video no explica es el contexto de más de 230 años, y cómo los mejores matemáticos de todos los tiempos debatieron esta misma cuestión durante décadas (en realidad debatieron la definición de un poliedro, pero esto en realidad [sorprendentemente] resultó sea exactamente el mismo debate matemáticamente, y también es equivalente “semántico” desde la perspectiva de alguien que no conoce el contexto. Si está interesado en esto, le recomiendo este libro).
Ahora, lo admito, es algo semántico, pero permítanme intentar arrinconar estos argumentos y demostrar una especie de “contradicción semántica” al creer que un popote no tiene agujeros, o tiene más de un agujero. Y espero que explique por qué es en realidad un poco más profundo que un argumento semántico típico.
No hay nadie en la tierra que crea que una esfera tiene un agujero.
También creo que todos estarían de acuerdo en que estirar una esfera como esta
no produce nuevos agujeros. De manera equivalente, esto es cierto en cualquier otra dirección, o en cualquier otra longitud.
La mayoría también estaría de acuerdo en que doblar una esfera como si doblara una tubería no produce agujeros.
¿Qué pasa con cavar un hoyo, como se menciona en uno de los comentarios anteriores (en este caso, poner una “abolladura” en la esfera)? ¿Son esos agujeros? Diría que esto es imposible porque, si aceptamos este tipo de definición, nadie estará de acuerdo sobre qué agujeros son agujeros y qué agujeros son solo abolladuras. Y también, nadie estaría de acuerdo sobre qué es una abolladura y qué es una curva. Para entender por qué, vea la paradoja de Sorites. Básicamente, cualquier definición de un agujero basada en “doblar la esfera hacia adentro” es vaga o arbitraria, y de una manera bastante rigurosa. Por lo tanto, diría que una definición de agujeros basada en abolladuras es imposible a menos que aceptemos que todas las abolladuras son agujeros (lo que excluye otras cosas que son agujeros y permite cosas que definitivamente no son agujeros) o simplemente ignoramos la paradoja de Sorites.
Hay una definición en la que todos definitivamente están de acuerdo; La definición se basa en cortar todo el camino a través de la esfera (posiblemente estirada), produciendo exactamente un agujero (piense en un agujero). Si estiramos la esfera en la forma del cilindro, entonces examinamos los agujeros en una pajita al pensar en la consecuencia de cortar completamente la parte superior del cilindro, entonces obtenemos contradicciones si encontramos el número incorrecto de agujeros para la paja
- Si cree que una pajita no tiene agujeros, y cree que este procedimiento agrega 1 agujero a un cilindro, entonces cree que un cilindro tiene -1 agujeros, lo que no tiene sentido.
- Si cree que una pajita tiene 2 agujeros, y cree que llevar a cabo este procedimiento agrega un agujero, entonces cree que un cilindro tiene 1 agujero, lo que no tiene sentido.
- Si crees que esto agrega 2 agujeros, nuevamente te encuentras con la paradoja de Sorites, porque ahora tienes que definir qué tan difícil es el borde que necesitas cuando agregas 2 agujeros versus cuando agregas 1 agujero. (Si no me crees, imagina un toro, que no tiene un borde duro alrededor de su agujero. ¿Dónde están exactamente los dos agujeros en el toro?)
- Como mencioné, cualquier intento de sortear cualquiera de estos problemas con una definición basada en abolladuras también se encontrará con la paradoja de Sorites.
- Si no cree que este procedimiento agregue ningún agujero, debe dar otra definición de un agujero que no dependa de abolladuras, o cree que los agujeros no existen.
Por lo tanto, podemos dar un argumento bastante convincente de por qué una pajita tiene un agujero, y esto se siente casi más como un teorema (ciertamente muy ondulado e informal) que una definición. En contraste con la definición arbitraria de Plutón para que no sea un planeta y la definición arbitraria de un Pringles para que no sea un chip, la definición topológica evita las paradojas que parecen surgir cada vez que intentamos llegar a una definición diferente, y lo hace como resultado de siglos de arduo escrutinio.
¿Porque es esto importante? Bueno, además del hecho de que la respuesta a la pregunta “qué objetos no tienen agujeros” valía $ 1,000,000 y una Medalla Fields, y además de las numerosas aplicaciones de este campo a la Física y la informática, esto dice algo muy profundo sobre el naturaleza de la razón humana . Es decir, si el razonamiento anterior de alguna manera pudiera tomarse en serio, entonces es casi como si hay algunas cosas que consideramos una “definición” arbitraria que en realidad están casi ordenadas por la lógica (siempre y cuando aceptemos que las esferas tienen sin agujeros, una esfera estirada no tiene agujeros, y esa Sorites Paradox es un problema a evitar).
Además, es importante porque destaca uno de los obstáculos más comunes de los divulgadores matemáticos.
Es solo a través de más de 200 años de acalorados debates y avances matemáticos que finalmente llegamos a una definición que creemos que no tiene propiedades extremadamente no intuitivas, y sin embargo, la gente parece no mencionar este arduo proceso tan largo cuando hablamos de matemáticas populares.
A diferencia de muchos otros campos, las definiciones de un matemático son más crecidas que hechas. Al igual que los teoremas matemáticos, en muchos casos son de naturaleza casi platónica, existen más allá del tiempo y el espacio.
Y cuando los que estudiamos matemáticas hablamos de ideas matemáticas como la naturaleza de Pi, nos debemos a nosotros mismos aclarar la historia de estas definiciones , porque en la mayoría de los casos, las definiciones que tenemos hoy son el resultado de cientos o incluso miles de años de evolución lógica, y como resultado eluden cuidadosamente cada posible resultado paradójico con el que se encuentran otras definiciones no equivalentes. Si no aclaramos esta historia, la gente se siente engañada, como los matemáticos se apresuraron a encontrar una respuesta cuando fueron sorprendidos por sorpresa, cuando realmente hemos estado pensando en la misma pregunta durante siglos , si no milenios, y entonces somos exactamente lo contrario de ser sorprendidos.
También nos quitamos parte de la belleza de las matemáticas cuando no enfatizamos la importancia de una definición matemática.
Tl; dr
Los matemáticos a menudo hablan sobre la belleza de las pruebas y la belleza de los teoremas, pero rara vez hablan sobre la belleza de las definiciones. En lo que respecta al tema de los agujeros, la definición topológica de un agujero es una de las cosas más elegantes y bellas de las matemáticas. No di la definición real, pero le animo a que primero intente y piense cómo definiría formalmente un agujero , y luego busque la definición real.
Por otro lado, sin embargo, no sé si estoy dispuesto a admitir que Stanley Yelnats y Zero estaban cavando abolladuras.