¿Pueden dos teorías matemáticas ser estructuralmente diferentes pero llegar a un acuerdo sobre la mayoría de las preguntas? Hay conexiones profundas entre áreas muy distantes de las matemáticas, pero la respuesta debería ser sobre las teorías que modelan las mismas cosas de manera diferente.

Si. Históricamente, había dos formulaciones matemáticas aparentemente no equivalentes de la mecánica cuántica: la “mecánica de onda” de Schroedinger y la “mecánica de matriz” de Heisenberg.

Muchos años (o incluso una década más o menos) después, se demostró que estas teorías son matemáticamente equivalentes. Pero presentan diferentes imágenes de la realidad.


Para amplificar otra respuesta, considere también la mecánica newtoniana y la mecánica lagrangiana. Estas también son teorías físicamente equivalentes, pero sus estructuras matemáticas son diferentes.

En la mecánica newtoniana, una idea fundamental es la de una Fuerza . La ecuación central de la mecánica newtoniana es posiblemente [matemática] F = ma [/ matemática], donde [matemática] F [/ matemática] se refiere a la fuerza experimentada en un cuerpo de masa [matemática] m [/ matemática] que experimenta una aceleración [matemática ] a [/ matemáticas]. Usando esta ecuación y algunas otras cosas, podemos calcular todo tipo de cosas sobre cómo se mueve (o no se mueve) un objeto.

La mecánica lagrangiana no incluye el concepto de fuerza. Al menos, no explícitamente. En cambio, la mecánica lagrangiana presenta la energía como su concepto fundamental. No daré más detalles, pero conduce a una estructura matemática muy diferente a la mecánica newtoniana.

Pero, por supuesto, tanto la mecánica newtoniana como lagrangiana acordarán las soluciones a problemas particulares. Es cómo obtienen la respuesta que difiere.

Puede definir los números reales como un campo Archimedean ordenado completo, y puede probar que si hay dos campos Archimedean ordenados completos, entonces son isomórficos y, por lo tanto, se comportan exactamente igual con respecto a las operaciones y el orden.

Puede construir los números reales como la finalización de Banach de los números racionales (con la multiplicación única que extiende la multiplicación de números racionales) y puede probar que este es un campo Archimedean ordenado completo.

Puede construir los números reales como el conjunto de cortes de Dedekind de números racionales (con las operaciones de suma y multiplicación apropiadas) y puede probar que este es un campo Archimedean ordenado completo, de modo que esta construcción es equivalente a la anterior.

Puede definir los números reales como un grupo abeliano ordenado completo con la multiplicación única que es distributiva con respecto a la suma y tiene como elemento de identidad un elemento positivo distinguido llamado 1, y nuevamente puede probar que esto define un campo ordenado completo.

Hay muchas formas de obtener los números reales, y todos llegan al mismo lugar.

¿Es este el tipo de ocurrencia que tenía en mente?

Es posible que estos no se ajusten a su factura para las “teorías matemáticas” o que no sean lo suficientemente diferentes, pero me vienen a la mente la mecánica newtoniana, lagrangiana y cuántica.

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