Autor Tema: Cuestiones sobre la invalidez de la teoría de Cantor y dudas sobre NBG

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08 Agosto, 2014, 09:34 am
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Raúl Aparicio Bustillo

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Si con la limitación de tamaño impuesta por Cantor se evitaban las paradojas en la teoría de conjuntos, y hasta ahora parece ser que sigue siendo así, ¿qué necesidad había de hacer una axiomática? Quizás alguna paradoja se podría generar usando definiciones circulares que también se podrían evitar, pero no creo que surja ninguna paradoja por otro lado.

NBG maneja clases propias, pero ¿quién sabe? Quizá la restricción a fórmulas normales en la formación de clases nos esté quitando alguna clase interesante sin definición circular. De hecho, en muchos sitios dicen que NBG no es impredicativa porque no permite cuantificar sobre clases propias, esto no tiene mucho sentido, puedes estar cuantificando sobre conjuntos y la clase que vas a definir sea también un conjunto, con lo que serían definiciones circulares. La axiomatización finita del esquema de reemplazo sí que es claramente no circular, lo cual creo que le da buena credibilidad a esa teoría, al menos para matemáticos con un poco de prejuicios (aunque sólo los que mencioné arriba). Y otra cosa que no entiendo, el esquema de formación de clases de NBG, ¿no incluye gran cantidad de los axiomas como el par, partes, la gran unión, reemplazo....?

08 Agosto, 2014, 10:11 am
Respuesta #1

Carlos Ivorra

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Si con la limitación de tamaño impuesta por Cantor se evitaban las paradojas en la teoría de conjuntos, y hasta ahora parece ser que sigue siendo así, ¿qué necesidad había de hacer una axiomática?

La necesidad impuesta por el hecho de que no tenemos ningún conocimiento intuitivo sobre los conjuntos que nos permita hace afirmaciones sobre ellos con la seguridad de que lo que decimos sea verdadero. Ante esta situación, en la que no podemos improvisar cosas del estilo de "esto es obviamente cierto", como podemos hacer, por el contrario, en el caso de la aritmética o de la geometría euclídea, exige, para que el trabajo matemático pueda considerarse riguroso, que se especifiquen las afirmaciones sobre conjuntos que se consideran aceptables (ya que verdaderas no tiene sentido asegurar que lo son) en el trabajo de los matemáticos. La matemática ha estado siempre rodeada de contradicciones, mucho antes de que apareciera la teoría de Cantor, lo que pasa es que los matemáticos las resolvían dando por hecho que los razonamientos que llevaban a contradicciones no servían. Me refiero a contradicciones relacionadas con el uso de infinitésimos, o de sumas infinitas, etc. Con una teoría axiomática presumiblemente consistente, como es ZFC o NBG, todo esto desaparece: ya no se trata de aceptar lo que parece que va bien y rechazar lo que claramente va mal, como se hacía antes, sino que hay un criterio claro y específico sobre qué es aceptable y que no.

Por lo demás, la axiomatización es imprescindible para demostrar resultados negativos, como que ciertas afirmaciones no pueden demostrarse ni refutarse.

Y, en cualquier caso, la axiomatización de la matemática no supone ninguna restricción. Supone comprender (mucho) mejor la naturaleza del razonamiento matemático, pues no introduce ninguna limitación relevante al razonamiento matemático y permite saber exactamente cuáles son sus limitaciones (limitaciones naturales, es decir, no impuestas por la axiomática, sino reveladas por ella).

Quizás alguna paradoja se podría generar usando definiciones circulares que también se podrían evitar, pero no creo que surja ninguna paradoja por otro lado.

Las paradojas son lo que menos preocupa a un matemático. Como te digo, han venido conviviendo con ellas durante siglos y nunca les han molestado. Simplemente, se apartaban de ellas y ya está. Para eso no hace falta una axiomática. Si por eso fuera, a los matemáticos les bastaría con no hablar de la clase de todos los conjuntos y similares. Y ya tendrían sus problemas resueltos en lo tocante a las paradojas. Lo verdaderamente importante de las teorías axiomáticas es que determinan con precisión qué razonamientos son válidos y cuáles no lo son. No en un sentido "nuevo" que los matemáticos se vean obligados a acatar, sino en el sentido de que lo permitido por la axiomática es exactamente lo que cualquier matemático aceptaría sin tenerla en cuenta sin más que un sentido crítico "moderno" que le haga rechazar ambigüedades y conceptos mal definidos que durante mucho tiempo se aceptaron sin más.

NBG maneja clases propias, pero ¿quién sabe? Quizá la restricción a fórmulas normales en la formación de clases nos esté quitando alguna clase interesante sin definición circular.

Claro que nos la quita. Si trabajas en MK (es decir, si eliminas esa restricción) puedes definir la clase de las sentencias del lenguaje de ZFC que son verdaderas tomando a la clase universal V como modelo. Dicha clase no puede definirse en NBG, porque permite demostrar que ZFC es consistente, luego si puediera definirse en NBG, la consistencia de ZFC podría demostrarse en ZFC (porque puede expresarse en términos de números naturales, y todo resultado sobre conjuntos demostrable en NBG es demostrable en ZFC) y entonces ZFC (luego también NBG) sería contradictoria.

De hecho, en muchos sitios dicen que NBG no es impredicativa porque no permite cuantificar sobre clases propias, esto no tiene mucho sentido, puedes estar cuantificando sobre conjuntos y la clase que vas a definir sea también un conjunto, con lo que serían definiciones circulares.

Mientras no tengas una definición operativa de circularidad, no soy capaz de dar sentido a esas afirmaciones.

La axiomatización finita del esquema de reemplazo sí que es claramente no circular, lo cual creo que le da buena credibilidad a esa teoría, al menos para matemáticos con un poco de prejuicios (aunque sólo los que mencioné arriba).

Y que sepan asignarle un significado a "circular".

Y otra cosa que no entiendo, el esquema de formación de clases de NBG, ¿no incluye gran cantidad de los axiomas como el par, partes, la gran unión, reemplazo....?

No, en absoluto. El axioma de formación de clases te permite probar, por ejemplo, que dados dos conjuntos, existe una clase que los tiene a ellos dos por elementos, y sólo a ellos, pero el axioma del par afirma que esa clase es un conjunto, lo cual no se deduce de lo primero.

08 Agosto, 2014, 03:21 pm
Respuesta #2

Raúl Aparicio Bustillo

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Y, en cualquier caso, la axiomatización de la matemática no supone ninguna restricción. Supone comprender (mucho) mejor la naturaleza del razonamiento matemático, pues no introduce ninguna limitación relevante al razonamiento matemático y permite saber exactamente cuáles son sus limitaciones (limitaciones naturales, es decir, no impuestas por la axiomática, sino reveladas por ella).



No entiendo muy bien esa valoración de la axiomática como reveladora de limitaciones, cualquier axiomática que restrinja más de lo intuitivamente aceptable, está imponiendo en principio restricciones. Otra cosa es que hasta ahora todo lo que se ha hecho en matemáticas haya podido formalizarse en ZFC, pero eso es un hecho circunstancial y visto por el tiempo, no algo preparado por las mentes ingeniosas (que lo eran por otro lado, desde luego) de Zermelo, Frankel o Von Neumann, Gödel y cualquiera que haya hecho las teorías de conjuntos que se usan como referencia (aunque no sé yo sí en matemáticas, en los libros que no tratan de teoría de conjuntos, la que asumen es ZFC, NBG, valen las 2, ¿no debería el que escribe el libro aclararlo? Y eso que cito las teorías más estandar, me olvido de NF y sus variantes

08 Agosto, 2014, 04:44 pm
Respuesta #3

Raúl Aparicio Bustillo

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Y, en cualquier caso, la axiomatización de la matemática no supone ninguna restricción. Supone comprender (mucho) mejor la naturaleza del razonamiento matemático, pues no introduce ninguna limitación relevante al razonamiento matemático y permite saber exactamente cuáles son sus limitaciones (limitaciones naturales, es decir, no impuestas por la axiomática, sino reveladas por ella).



No entiendo muy bien esa valoración de la axiomática como reveladora de limitaciones, cualquier axiomática que restrinja más de lo intuitivamente aceptable, está imponiendo en principio restricciones. Otra cosa es que hasta ahora todo lo que se ha hecho en matemáticas haya podido formalizarse en ZFC, pero eso es un hecho circunstancial y visto por el tiempo, no algo preparado por las mentes ingeniosas (que lo eran por otro lado, desde luego) de Zermelo, Frankel o Von Neumann, Gödel y cualquiera que haya hecho las teorías de conjuntos que se usan como referencia (aunque no sé yo sí en matemáticas, en los libros que no tratan de teoría de conjuntos, la que asumen es ZFC, NBG, valen las 2, ¿no debería el que escribe el libro aclararlo? Y eso que cito las teorías más estandar, me olvido de NF y sus variantes.

SOBRE LA DEFINICIÓN DE CIRCULARIDAD EN UNA DEFINICIÓN

"La palabra definida no puede entrar en la definición"

El problema es que una teoría de conjuntos no puede decir si un conjunto A pertenece a otro en función de si ese conjunto pertenece o no al propio B. Realmente los axiomas de la teoría de conjuntos lo único que hacen es definir la relación de pertenecia entre objetos, de un modelo, que en principio no sabemos nada de él, sólo que ha de existir por el teorema de completitud. Si sólo usamos un tipo de variables pues los elementos de conjuntos serán conjuntos (si no hay clases, si hay clases se puede apañar para definir conjunto en función de clases y virtualmente tener todas las fórmulas formuladas con variables de clases)

08 Agosto, 2014, 05:07 pm
Respuesta #4

Carlos Ivorra

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No entiendo muy bien esa valoración de la axiomática como reveladora de limitaciones, cualquier axiomática que restrinja más de lo intuitivamente aceptable, está imponiendo en principio restricciones.

Me refiero a que la teoría de la demostración (que se basa de forma esencial en la posibilidad de formalizar el razonamiento matemático) permite probar cosas como la que la consistencia de una teoría no es demostrable mediante razonamientos formalizables en ella, o que determinadas afirmaciones, como la hipótesis del continuo, etc. no son demostrables).

Pero es que no veo qué restricciones introduce ZFC, o cualquier otra teoría, que vayan más allá de lo intuitivamente aceptable.

Otra cosa es que hasta ahora todo lo que se ha hecho en matemáticas haya podido formalizarse en ZFC, pero eso es un hecho circunstancial y visto por el tiempo, no algo preparado por las mentes ingeniosas (que lo eran por otro lado, desde luego) de Zermelo, Frankel o Von Neumann, Gödel y cualquiera que haya hecho las teorías de conjuntos que se usan como referencia

No creo que tenga nada de circunstancial. No creo que nadie que esté familiarizado con ZFC pueda pensar que hay razonamientos (salvo hechos técnicos que involucren clases propias) que no puedan formalizarse en ZFC, e incluso los que involucran clases propias se pueden arreglar, o bien ad hoc, o bien sin más que introducir un cardinal fuertemente inaccesible.

(aunque no sé yo sí en matemáticas, en los libros que no tratan de teoría de conjuntos, la que asumen es ZFC, NBG, valen las 2, ¿no debería el que escribe el libro aclararlo?

No veo por qué. Por lo pronto, alguien que escribe un libro de matemáticas siguiendo los estándares aceptados no necesita meterse en tecnicismos sobe ZFC o NBG, pues todo lo que diga podrá formalizarse en cualquiera de las dos sin necesidad de preocuparse por hacer nada en particular para que sea así. Si, en un afán de precisión, el autor aclara que todo es formalizable en ZFC, ¿qué necesidad tiene de contemplar todas las posibles alternativas? Con dar una es suficiente para establecer el criterio de rigor empleado, que por otra parte, como digo, puede dar por supuesto sin posibilidades de inducir a error.

Y eso que cito las teorías más estandar, me olvido de NF y sus variantes.

Es que para ésas ya no es cierto que todo argumento que un matemático considere razonable sea formalizable en ellas. Algo tan simple como la aplicación \( x\mapsto \{x\} \) no es formalizable en NFA, y en NFA se pueden definir conjuntos de ordinales sin mínimo, pero el matemático que intenta llegar a una contradicción a partir de ahí se encuentra con que su argumento no es formalizable. NFA sí que restringe mucho las posibilidades de razonamiento matemático. Es el precio que hay que pagar para que no se pueda llegar a una contradicción a partir de conceptos como el conjunto de todos los conjuntos o el conjunto de todos los ordinales.


SOBRE LA DEFINICIÓN DE CIRCULARIDAD EN UNA DEFINICIÓN

"La palabra definida no puede entrar en la definición"

Circularidad en términos formales es que el objeto a definir no puede aparecer en la definición, y si se cuantifica sobre variables, el recorrido de esas variables no debe incluir al objeto sobre el cuál definimos. No veo qué ambigüedad hay.

Eso es totalmente ambiguo. Y la prueba es que estuvimos en un largo hilo, yo tratando que que aplicaras tu "definición" a algún caso concreto no trivial (= distinto de la definición de la clase de Russell)  y tú saliéndote por la tangente una y otra vez. Nunca he conseguido que apliques esa "definición" a ninguna fórmula en concreto distinta de la que define la clase de Russell, y mucho menos a axiomas que no son definiciones.

NBG, con la axiomatización finita de Gödel, no tiene definiciones circulares

Pero es que ninguna teoría axiomática tiene ninguna definición. Tienen axiomas. Las definiciones son meras abreviaturas de fórmulas más largas por otras más breves. En ese sentido, ninguna teoría axiomática tiene definiciones circulares.

08 Agosto, 2014, 05:22 pm
Respuesta #5

Raúl Aparicio Bustillo

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Pero es que ninguna teoría axiomática tiene ninguna definición. Tienen axiomas. Las definiciones son meras abreviaturas de fórmulas más largas por otras más breves. En ese sentido, ninguna teoría axiomática tiene definiciones circulares.

Sí, al final me he dado cuenta. Los axiomas, enunciados como secuencias de símbolos primitivos del lenguaje formal, no pueden tener circularidad. Y las definiciones entendidas en ese sentido de abreviaturas tampoco. Lo que pasa que el lenguaje semiformal o el informal si nos permite fabricar paradojas a base de definiciones que incluyen lo definido, pero el lenguaje formal, obviamente, mientras vayamos teniendo cuidado en que cada definición no nos involucre el signo a definir, no hay posibilidad de que ocurran esas cosas.

08 Agosto, 2014, 07:01 pm
Respuesta #6

Alejandro Caballero

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Yo no tengo mucha idea del tema, pero no creo que puedas dar con ninguna definición en la que pase eso. Y es que los axiomas también están un poco preparados para evitarte "conjuntos grandes" que son los que hasta la fecha han dado problemas.

¿Que se podría encontrar? No digo yo que no, porque no se puede probar la consistencia. Ahora bien: si encontraras algo así, seguramente pasarías a la historia. No veo qué clase de circularidad vas a encontrar, cuando todos los argumentos de contenerse a sí mismo están descartados.

En cuanto la axiomática (creo que la potencia de una teoría de conjuntos es evidente)... Si bien no podemos controlar del todo de qué maneras se puede trabajar, porque estamos limitados por los teoremas de Gödel, creo que nunca está de más tratar de tener la situación lo más clarificada posible, y controlar nuestra forma de hacer matemáticas dentro de lo que cabe, y asegurarnos también dentro de lo que cabe, la "máxima" completitud, consistencia, etc. a la que podamos aspirar.

Por otra parte, pienso que nunca se podría haber estudiado (al menos con tanta profundidad), la completitud y la consistencia de las teorías matemáticas, los teroemas de Gödel... Si nadie se hubiera preocupado de sentar un poco el rigor del razonamiento y de la teoría de conjuntos.

Por lo que sé, también hay gente a quien le gusta matizar si usa o no el axioma de elección, pongo por caso, quizás un poco como sentando las bases del "experimento" de modo similar a otras ciencias, para que en las mismas condiciones otro pueda reproducirlo. Estas cosas no les veo cabida en una teoría "libre", que seguramente requeriría largos prólogos para hacer ciertas distinciones.

Ya Euclides vio la utilidad de dar una axiomática, al menos para fijar que conceptos entiendo como elementales o que asumo como verdaderos, ya que no siempre tiene que ser comunes (sobretodo en cosas más avanzadas) y además cosas aparentemente correctas pueden dar fruto a teorías inconsistentes. Tenemos una cierta seguridad y garantía de movernos sin calentarnos la cabeza con un tema que a menudo se aleja de tu objeto de estudio. Por ejemplo, en muchos libros de cálculo que no entran en datalle de la teoría de conjuntos consideran unos conceptos previos (por ejemplo el axioma del supremo) por cuestiones de orden, de claridad en la exposición, de rigor... ¿Qué más "satisfactorio" que poder hacer esto en todo (o casi todo) el ámbito de trabajo de las matemáticas?