Autor Tema: ¿Cuál es la diferencia entre la verdad en matemáticas y la verdad en física?

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29 Abril, 2019, 03:42 pm
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Libertina

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¿Cuál es la diferencia entre la verdad en matemáticas y la verdad en física?

Según Hilbert, una teoría matemática era verdadera si era consistente. La definición de Tarski no sé si es equivalente. Y la verdad en el mundo real, bueno, quizá eso deberái preguntarlo en otra sección, aunque si me lo podéis aclarar aquí. Claro, la diferencia es clara, pero, por ejemplo, qué ocurre en el caso de los niños, que no distinguen bien la realidad de las fantasías

29 Abril, 2019, 03:53 pm
Respuesta #1

feriva

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¿Cuál es la diferencia entre la verdad en matemáticas y la verdad en física?

Según Hilbert, una teoría matemática era verdadera si era consistente. La definición de Tarski no sé si es equivalente. Y la verdad en el mundo real, bueno, quizá eso deberái preguntarlo en otra sección, aunque si me lo podéis aclarar aquí. Claro, la diferencia es clara, pero, por ejemplo, qué ocurre en el caso de los niños, que no distinguen bien la realidad de las fantasías

La verdad matemática es para siempre (puede haber errores que se descubren después, pero entonces no es verdad) mientras que la verdad de las teorías físicas está sujeta a revisión.

En cuanto a lo de los niños, no estoy seguro de si son los adultos o los niños los que no distinguen; ¿qué mundo real?

Saludos. 

29 Abril, 2019, 04:54 pm
Respuesta #2

geómetracat

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Desde un punto de vista estrictamente lógico, tienes razón: un teorema es verdadero en matemáticas si es consecuencia lógica de los axiomas de una teoría axiomática consistente (en la fundamentación usual, la teoría de conjuntos ZFC). De todas maneras, esto tiene un problema: los teoremas de incompletitud de Gödel nos dicen que nunca vamos a poder saber si la teoría axiomática que estamos usando es consistente (suponiendo que realmente lo sea, y para una teoría lo bastante potente como para hacer aritmética).
Otro asunto es que en mi opinión esto es un tanto reduccionista. Si alguien encontrara una contradicción mañana en ZFC, la gente no diría "todas las matemáticas son contradictorias, dediquémonos a otra cosa", sino que se buscaría otra teoría axiomática para acomodar lo que ya se sabe.
Es decir, bajo mi punto de vista, la verdad matemática es algo que trasciende una teoría axiomática concreta. Al fin y al cabo, históricamente fueron mucho antes las ideas matemáticas que su fundamentación lógica , que empieza a finales del s. XIX. Antes de ello, nadie dudaba de que el concepto de límite o de derivada tenía sentido, aunque nadie hubiera sido capaz de justificarlo con el rigor que exigimos hoy en día, e incluso los razonamientos de la época llevaran a contradicciones.

La definición de Tarski es equivalente a la de Hilbert, aunque no trivialmente equivalente. Me explico. Para Hilbert, un teorema se deduce de unos axiomas si existe una sucesión finita de fórmulas tal que cada una es o bien un axioma o se deduce de las anteriores a partir de ubas reglas bien especificadas (por ejemplo, modus ponens). Esto es un juego puramente formal, puedes programar un ordenador para que lo haga y no es más que manipulación de símbolos. No hace falta saber para nada qué significa cada símbolo, es un proceso algorítmico. Esta "cara" de la lógica se llama sintaxis.
La otra cara es la semántica. Aquí decimos que una fórmula es consecuencia lógica de unos axiomas si en todo modelo (es decir, una colección de elementos junto con una interpretación de cada símbolo) para el que los axiomas son verdaderos también lo es la fórmula. La clave es que aquí, a diferencia de lo que pasaba antes, la interpretación que se le da a los símbolos juega un papelmfundamental.

La relación entre ambos conceptos es consecuencia de uno de los teoremas básicos de la lógica de primer orden, el teorema de completitud semántica de Gödel. Lo que te dice es que una fórmula se deduce de unos axiomas (sintácticamente, es decir, manipulando símbolos) si y solo si es consecuencia lógica de ellos (en todo modelo para el que son verdaderos los axiomas, también lo es la fórmula).

Sobre la verdad en física o en el mundo real, eso es algo más complicado, y de ello se ocupa la filosofía de la ciencia. Yo no sé mucho de ello, pero una postura bastante aceptada es la de Popper: las teorías físicas no se pueden demostrar, simplemente las aceptamos como verdades provisionales mientras no aparezcan experimentos que las contradigan.

La ecuación más bonita de las matemáticas: \( d^2=0 \)

29 Abril, 2019, 05:41 pm
Respuesta #3

feriva

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Desde un punto de vista estrictamente lógico, tienes razón: un teorema es verdadero en matemáticas si es consecuencia lógica de los axiomas de una teoría axiomática consistente (en la fundamentación usual, la teoría de conjuntos ZFC). De todas maneras, esto tiene un problema: los teoremas de incompletitud de Gödel nos dicen que nunca vamos a poder saber si la teoría axiomática que estamos usando es consistente (suponiendo que realmente lo sea, y para una teoría lo bastante potente como para hacer aritmética).


Pero entiendo que, si eso pasara, sería debido a un error no apreciado en su día, ¿no?, o sea, a un error humano (como los que yo cometo todos los días, pero en cosas más sesudas, no en trivialidades) en cuyo caso eso no sería una verdad para siempre pero debido a que realmente no sería una verdad matemática, sino algo que ha tardado en ser dilucidado. En otro caso, la pregunta creo que sólo puede ser ésta: ¿podrían tener las matemáticas capacidad para ser erróneas por sí mismas, por naturaleza?

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Otro asunto es que en mi opinión esto es un tanto reduccionista. Si alguien encontrara una contradicción mañana en ZFC, la gente no diría "todas las matemáticas son contradictorias, dediquémonos a otra cosa"

Aquí surge un poco mi pregunta. Si se encontrara una contradicción, a causa de que las matemáticas fueran contradictorias por “naturaleza”, ¿cómo sabríamos que eso es una contradicción y no un error lógico humano? Porque esa contradicción podría no serlo y ser falso algún axioma que hubiera detrás, pero cómo descubrir eso si no es un error del pensamiento humano.

Saludos. 

29 Abril, 2019, 06:13 pm
Respuesta #4

geómetracat

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Bueno, por eso digo que la visión puramente lógica es un tanto reduccionista. El asunto es que hoy en día está generalmente aceptado que "oficialmente" un teorema matemático es un teorema en ZFC, es decir, algo que se sigue de los axiomas de la teoría de conjuntos ZFC. Bien podría ocurrir que los axiomas de ZFC sean contradictorios y por tanto de ellos puedas deducir cualquier cosa. Nadie lo puede asegurar ni lo podrá asegurar nunca (esto es consecuencia de los teoremas de incompletitud). No sé si llamar a eso "error humano".

ZFC es una teoría axiomática relativamente sencilla, sus axiomas son bastante naturales, y de momento en 100 años de uso nadie ha sido capaz de encontrar una contradicción, lo cual da bastante confianza en que es consistente. Pero por otro lado, cuando la mayoría de matemáticos demuestra teoremas no piensa que está demostrando teoremas de ZFC. Si alguien demostrara que ZFC es inconsistente se buscaría una alternativa y todos felices.

La cuestión es que mucha gente tiene una percepción de "verdad matemática" más allá de cualquier formalismo.
Por eso es importante no confundir "las matemáticas son contradictorias por naturaleza" con "un sistema axiomático concreto es contradictorio". Cuando Frege escribió su tratado de fundamentos de la aritmética, su sistema axiomático era contradictorio, pero todos los teoremas aritméticos que demostró eran verdaderos (y se pueden deducir en ZFC o en la aritmética de Peano). ¿Cómo es eso posible? Porque todo el mundo (la mayoría de la gente, mejor dicho) tiene una noción de verdad aritmética "innata" y sabe perfectamente que la suma de naturales es conmutativa, aunque jamás haya estudiado lógica ni matemáticas.
Pero aquí ya entramos en terreno de la filosofía de la matemática, y tengo que decir que hay gente que mantiene una posición contraria.
La ecuación más bonita de las matemáticas: \( d^2=0 \)

30 Abril, 2019, 11:39 am
Respuesta #5

feriva

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Bueno, por eso digo que la visión puramente lógica es un tanto reduccionista. El asunto es que hoy en día está generalmente aceptado que "oficialmente" un teorema matemático es un teorema en ZFC, es decir, algo que se sigue de los axiomas de la teoría de conjuntos ZFC. Bien podría ocurrir que los axiomas de ZFC sean contradictorios y por tanto de ellos puedas deducir cualquier cosa. Nadie lo puede asegurar ni lo podrá asegurar nunca (esto es consecuencia de los teoremas de incompletitud). No sé si llamar a eso "error humano".


Sí, eso sería también un error humano no detectable.
 
Si una teoría axiomática da un problema de inconsistencia algún día, será porque algún o algunos axiomas son contradictorios con otros; luego la causa radicará en la formulación de esa teoría, dado que, los axiomas, los teoremas y demás, los eligen y razonan personas y, por tanto, será un error humano subsanable; suponiendo que haya tal error y se descubra. De hecho, yo creo que se puede decir que esto ya ha pasado; con el caso del conjunto de todos los conjuntos, por poner un ejemplo.

Luego, puede haber consideraciones nuevas, más generales, dentro da las cuales no sean verdad consideraciones más antiguas; pero esas antiguas siguen siendo verdad enmarcadas en su contexto, no se puede decir que sean falsas o contradictorias, como pueda ocurrir con algún postulado de Euclides (y a esto me refería con la verdad para siempre; verdades entendidas en su contexto inicial donde, ahí, no hay nada contradictorio). Con un ejemplo, si yo digo que un balón es blanco y después viene alguien, raja el cuero, le saca la cámara y se ve que es negra, sigue siendo verdad que el balón es blanco; porque la afirmación se ha hecho restringida a su aspecto exterior y todo el mundo lo sobreentiende salvo que se quiera buscar cinco pies al gato (como muchas veces se hace con vocación más filosófica que matemática o científica).

Cuando digo error humano no me refiero a esto último, claro, sino a un error existente dentro del marco en el que se ha razonado lo que sea.

Mi opinión es que eso es lo único que puede ocurrir en cuanto a que se dé una inconsistencia, el error humano. Distinto será algo que no sea decidible, como la hipótesis del continuo, lo cual entiendo que no es una contradicción, sino un aspecto que a lo mejor puede necesitar de lógica polivalente.

Ningún descubrimiento físico sorprendente puede cambiar lo que tenemos en la cabeza, porque no es tangible y no va afectar a la abstracción; puede dejar de cumplirse hasta la ley de la gravedad y eso no puede hacer cambiar, como idea, el teorema de Pitágoras. Sin embargo, un descubrimiento físico si puede poner en cuestión los postulados hechos sobre deducciones más antiguas basadas en observaciones engañosas.

En eso es en lo que me apoyaba para decir que la verdad matemática es para siempre, en ese sentido; incluso aunque consideremos los teoremas de Gödel, pues si algo es contradictorio pero no se puede llegar a saber nunca, entonces es verdad para siempre, porque no llega nunca el momento de la falsación.

Saludos.

30 Abril, 2019, 12:02 pm
Respuesta #6

geómetracat

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Sí, eso sería también un error humano no detectable.
 
Si una teoría axiomática da un problema de inconsistencia algún día, será porque algún o algunos axiomas son contradictorios con otros; luego la causa radicará en la formulación de esa teoría, dado que, los axiomas, los teoremas y demás, los eligen y razonan personas y, por tanto, será un error humano subsanable; suponiendo que haya tal error y se descubra. De hecho, yo creo que se puede decir que esto ya ha pasado; con el caso del conjunto de todos los conjuntos, por poner un ejemplo.
De acuerdo. Lo del conjunto de todos los conjuntos es lo que pasó con Frege, del que hablé antes.

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Luego, puede haber consideraciones nuevas, más generales, dentro da las cuales no sean verdad consideraciones más antiguas; pero esas antiguas siguen siendo verdad enmarcadas en su contexto, no se puede decir que sean falsas o contradictorias, como pueda ocurrir con algún postulado de Euclides (y a esto me refería con la verdad para siempre; verdades entendidas en su contexto inicial donde, ahí, no hay nada contradictorio). Con un ejemplo, si yo digo que un balón es blanco y después viene alguien, raja el cuero, le saca la cámara y se ve que es negra, sigue siendo verdad que el balón es blanco; porque la afirmación se ha hecho restringida a su aspecto exterior y todo el mundo lo sobreentiende salvo que se quiera buscar cinco pies al gato (como muchas veces se hace con vocación más filosófica que matemática o científica).

Pero si hay consideraciones nuevas, es decir, si añades o cambias axiomas, ya estás considerando una teoría axiomática distinta. Por supuesto que la geometría hiperbólica no es contradictoria con la euclídea, porque son teorías diferentes. Desde el punto de vista lógico no tiene mucho sentido decir que una teoría es contradictoria con otra, ser contradictorio o no es una propiedad de una teoría formal. La geometria euclideana no es contradictoria, y la geometria hiperbólica tampoco lo es.


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Mi opinión es que eso es lo único que puede ocurrir en cuanto a que se dé una inconsistencia, el error humano. Distinto será algo que no sea decidible, como la hipótesis del continuo, lo cual entiendo que no es una contradicción, sino un aspecto que a lo mejor puede necesitar de lógica polivalente.
Por supuesto, son cosas distintas. De hecho, si una teoría (razonablemente potente) es consistente, siempre será incompleta: habrá sentencias tales que ni ella ni su negación son deducibles de los axiomas de la teoría. No creo que esto se arregle con lógica multivaluada ni de ninguna otra forma. Hay que aprender a vivir con ello.

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En eso es en lo que me apoyaba para decir que la verdad matemática es para siempre, en ese sentido; incluso aunque consideremos los teoremas de Gödel, pues si algo es contradictorio pero no se puede llegar a saber nunca, entonces es verdad para siempre, porque no llega nunca el momento de la falsación.

No llega el momento de la falsación... a no ser que la teoría sea contradictoria y te encuentres una contradicción.
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30 Abril, 2019, 01:22 pm
Respuesta #7

feriva

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No llega el momento de la falsación... a no ser que la teoría sea contradictoria y te encuentres una contradicción.

Claro, pero ¿por qué puede encontrarse alguien una contradicción? Lo que yo defiendo es que sólo puede ser porque quién pensó la teoría no tuvo en cuenta algo, por un error humano. Y en ese caso se podrá corregir de alguna manera. Una vez corregida, ya tendremos una verdad matemática que sólo se podrá dar por falsa en una segunda ocasión en caso de encontrar otro error humano, que se volvería a corregir... y así. Por tanto, esas supuestas verdades, no lo eran, no eran verdades matemáticas (en caso de ocurrir eso). Luego una verdad matemática, en caso de que lo sea, es para siempre

Saludos.

30 Abril, 2019, 02:08 pm
Respuesta #8

geómetracat

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Hombre, si dices que cualquier teoría contradictoria es por error humano, entonces tienes razón trivialmente.
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30 Abril, 2019, 03:09 pm
Respuesta #9

feriva

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Hombre, si dices que cualquier teoría contradictoria es por error humano, entonces tienes razón trivialmente.

Pero que conste que lo afirmo porque no se me ocurre que un error matemático pueda ser “natural”, ajeno a las personas que han diseñado la teoría; a lo mejor sí puede existir algo así, no lo puedo negar, pero no se me pasa por la cabeza cómo podría ser eso.

Saludos.