Autor Tema: Consistencia de la geometría euclídea

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18 Enero, 2016, 07:08 pm
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arkady-svidrigailov

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¿Está demostrado que la geometría euclídea es consistente?

18 Enero, 2016, 07:17 pm
Respuesta #1

arkady-svidrigailov

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el documento: http://www.um.es/docencia/plucas/miscelanea/no_euclideas.pdf, más específicamente lo que dice en la pág. 35 me hace pensar que sí, pero algo me dice que no puede ser.

18 Enero, 2016, 10:20 pm
Respuesta #2

argentinator

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Ese documento no afirma la consistencia de la Geometría Euclídea.

18 Enero, 2016, 10:35 pm
Respuesta #3

Carlos Ivorra

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En efecto, como dice argentinator, el documento insiste en tomar como hipótesis la consistencia de la geometría euclídea, sin pronunciarse sobre ella. El documento es demasiado vago en algunos puntos importantes como para que quede claro qué está haciendo exactamente. Por ejemplo, en la página 38 simplemente evita definir la congruencia de segmentos en el modelo de Klein. Cosas como ésa me impiden tener una idea clara de si pretende construir el modelo de Klein en alguna clase de axiomática euclídea o directamente en el seno de la teoría de conjuntos.

Si sus modelos hay que entenderlos en el seno de la teoría de conjuntos, entonces la respuesta a tu pregunta es afirmativa: en la teoría de conjuntos se puede demostrar la consistencia de la geometría euclídea, y la razón es que se puede demostrar que \( \mathbb R^n \) es un modelo de la geometría euclídea n-dimensional (con los conceptos geométricos definidos adecuadamente).

Otra cosa distinta es preguntarse si puede demostrarse la consistencia de la geometría euclídea sin apoyarse en la teoría de conjuntos (porque la consistencia de la teoría de conjuntos es mucho menos evidente que la de la geometría euclídea, por lo que en realidad, decir que si la teoría de conjuntos es consistente también lo es la geometría euclídea es decir muy poco).

Y ahí nos encontramos con el problema de que la geometría euclídea tiene una parte en común con la teoría de conjuntos, y no es fácil meter el bisturí para separarlas. Quiero decir que el primer paso para poder plantearnos si la geometría euclídea es consistente sin apoyarnos en la teoría de conjuntos es dar una axiomática de la geometría euclídea que no se apoye en la teoría de conjuntos.

Una axiomática así es la axiomática de Tarski, que es suficiente para demostrar prácticamente todos los teoremas geométricos que demostró Euclides en sus Elementos. Pero no incluye ni la propiedad arquimediana ni el axioma de continuidad (o de completitud). Estos axiomas involucran esencialmente conjuntos arbitrarios y requieren para ser formulados algo de teoría de conjuntos o, equivalentemente, algo de lógica de segundo orden.

Si nos contentamos con identificar "geometría euclídea" con "geometría de Tarski", entonces la consistencia de la geometría euclídea equivale a la consistencia de la teoría de cuerpos ordenados realmente cerrados (real-closed). En otras palabras, todo se reduce a si es consistente hablar de un cuerpo ordenado realmente cerrado sin recurrir para construirlo a la teoría de conjuntos. Un ejemplo de tal cuerpo es el de los números reales algebraicos. Es un cuerpo relativamente pequeño, pues es numerable.

Y aquí entramos en el terreno de lo que uno está dispuesto a aceptar. Si tú crees que es posible hablar de la totalidad de los números reales algebraicos sin recurrir a la teoría de conjuntos, entonces la geometría euclídea (de Tarski) es consistente. Incluso podríamos decir que es consistente añadiendo la propiedad arquimediana, a pesar de que no puede expresarse como una propiedad de primer orden, en el sentido de que el modelo \( R^n \) correspondiente (donde ahora R es el cuerpo de los números reales algebraicos) tiene dicha propiedad.

19 Enero, 2016, 01:08 pm
Respuesta #4

arkady-svidrigailov

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Es verdad, no lo afirma, lo dije mal. Me dejó pensando en la forma en que se podría probar la consistencia de una teoría. No sé si necesariamente tiene que ser axiomática, aunque es lo que se busca porque supongo que es lo más concluyente.

Si en una teoría suponiendo que es consistente demuestro que lo es, y suponiendo que no es consistente demuestro que lo es también, en tal caso ¿puedo decir que demuestro su consistencia? Basándome en \( (p \lor \neg p) \land (p \to r) \land (\neg p \to r) \to r \).

Acá el caso es que si supongo que la geoemtría euclídea no es consistente no tengo nada, si no me equivoco.

Gracias por las respuestas.

19 Enero, 2016, 03:34 pm
Respuesta #5

Carlos Ivorra

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Me dejó pensando en la forma en que se podría probar la consistencia de una teoría. No sé si necesariamente tiene que ser axiomática, aunque es lo que se busca porque supongo que es lo más concluyente.

No sé en qué sentido podríamos hablar de teorías no axiomáticas en este contexto. Si quieres probar la consistencia de una teoría tienes que tener claro cuáles son sus axiomas, es decir, qué afirmaciones "contienen" toda la teoría.

Si en una teoría suponiendo que es consistente demuestro que lo es, y suponiendo que no es consistente demuestro que lo es también, en tal caso ¿puedo decir que demuestro su consistencia?

Si supones que una teoría es consistente no tienes que hacer nada para concluir que es consistente y, ciertamente, si suponiendo que no lo es pruebas que sí que lo es, puedes asegurar que lo es, aunque sería una forma muy retorcida de intentarlo.

La forma habitual de probar la consistencia de una teoría T es construirle un modelo, es decir, encontrar unos objetos con unas relaciones y funciones adecuados que hacen que los axiomas de la teoría sean verdaderos. Pero como, habitualmente, para construir el modelo necesitarás razonar en otra teoría T', lo que pruebas realmente es que si T' es consistente entonces T también lo es. Eso es lo que esboza el trabajo que citas: a partir de la geometría euclídea define unos objetos a los que llamar puntos y rectas junto con unas relaciones "estar entre" y de congruencia de segmentos que hacen verdaderos los axiomas de la geometría hiperbólica.

Acá el caso es que si supongo que la geoemtría euclídea no es consistente no tengo nada, si no me equivoco.

No es una hipótesis que dé mucho juego, ciertamente.

19 Enero, 2016, 09:01 pm
Respuesta #6

arkady-svidrigailov

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Como yo lo veo, cualquier teoría (en general, no sólo matemática) se basa en nociones, y tales puede que no sean descritas por entero con un conjunto de enunciados, aunque haya muchos que sean reconocidos como "verdaderos". De forma que de acuerdo a la noción que uno se forma en su mente puede, en concordancia con los enunciados anteriores aceptados, inventarse nuevos para justificar o profundizar puntos de vista. Esto es lo que me parece ha sucedido con la geometría, de hecho la consistencia de la misma se contempló antes de la noción de sistema axiomático moderno, ante la imposibilidad de encontrar contradicciones en la geometría hiperbólica (eso creo). Los enunciados que entraban en juego eran los postulados de Euclides.

Es que si siempre hay que construir un modelo en base a otra teoría, la cuestión se aplaza infinitamente. Lo que me preguntaba es si no sería posible llegar a una especie de ¿paradoja? que diga "si afirmo esto, es verdad, si lo niego también".

20 Enero, 2016, 05:54 pm
Respuesta #7

Carlos Ivorra

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Como yo lo veo, cualquier teoría (en general, no sólo matemática) se basa en nociones, y tales puede que no sean descritas por entero con un conjunto de enunciados, aunque haya muchos que sean reconocidos como "verdaderos". De forma que de acuerdo a la noción que uno se forma en su mente puede, en concordancia con los enunciados anteriores aceptados, inventarse nuevos para justificar o profundizar puntos de vista.

Pero si no determinas exactamente cuáles son los axiomas de una teoría, entonces nada puedes decir sobre su consistencia. Si admites que en cualquier momento uno pueda inventarse nuevos enunciados y que con esto no tienes otra teoría, sino la misma, entonces no puedes probar la consistencia de todo lo que uno podría añadir en un futuro a la teoría.

Una prueba de consistencia sólo tiene sentido para una teoría en la que has explicitado sus axiomas (y sus reglas de inferencia, aunque éstas suelen ser las propias de la lógica y son comunes a todas las teorías).

Esto es lo que me parece ha sucedido con la geometría, de hecho la consistencia de la misma se contempló antes de la noción de sistema axiomático moderno, ante la imposibilidad de encontrar contradicciones en la geometría hiperbólica (eso creo). Los enunciados que entraban en juego eran los postulados de Euclides.

Cuando demuestras la consistencia de una teoría A respecto de otra teoría B, no necesitas precisar los axiomas de B, pero sí los de A. El planteamiento era si era consistente o no sustituir en los postulados de Euclides el axioma de las paralelas por su negación.

Es que si siempre hay que construir un modelo en base a otra teoría, la cuestión se aplaza infinitamente.

Eso ya depende de la actitud filosófica de cada cual. Un formalista radical te dirá que, en efecto, sólo existen pruebas de consistencia relativas, aunque no dan lugar a ninguna secuencia infinita, salvo en el caso de que uses teorías cada vez más fuertes para justificar la consistencia de teorías más débiles, pero eso no aporta nada.

Un formalista no tan radical considerará que algunas teorías tienen modelos intuitivos, es decir, que no están justificados por otra teoría axiomática, sino por el hecho de que nuestra intuición nos proporciona los objetos y las relaciones necesarias para construir el modelo, pero ahí hay que hilar muy fino, porque la palabra "intuición" es una de las más manoseadas por los matemáticos, y no todo vale.

Un platonista te dirá que para él  cualquier teoría que le interese tiene "evidentemente" un modelo, donde lo que se entiende por "evidentemente" se lo tendrás que preguntar al platonista en cuestión, porque yo no sabría decirte.

Lo que me preguntaba es si no sería posible llegar a una especie de ¿paradoja? que diga "si afirmo esto, es verdad, si lo niego también".

No veo la relación.

20 Enero, 2016, 08:57 pm
Respuesta #8

arkady-svidrigailov

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Pero si no determinas exactamente cuáles son los axiomas de una teoría, entonces nada puedes decir sobre su consistencia.

Podría hablar de una teoría respecto de los enunciados que son explícitamente aceptados por el común de las personas, en este caso los postulados de Euclides. Claro que no sostengo que sea deseable/aceptable esta postura hoy en día, sólo que imagino que así podría haber sido en esa época.

Me pregunto si el concepto de inconmensurabilidad de Kuhn podría verse como una imposibilidad, haciendo una analogía con la matemática, de construir un modelo de una teoría en la otra.

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Si admites que en cualquier momento uno pueda inventarse nuevos enunciados y que con esto no tienes otra teoría, sino la misma, entonces no puedes probar la consistencia de todo lo que uno podría añadir en un futuro a la teoría.

Si, esa sería una razón por la que adoptar el método axiomático (de Hilbert [añado esto porque no sé si también se le llama así a la postura de Euclides]) en las ciencias. Sobre teorías no científicas no he pensado mucho en este sentido.
El hecho es que las teorías de unos son continuamente ampliadas o reinterpretadas por otros, entonces ¿a quién se supone que pertenece? Incluso dos personas que se instruyen en cierto tema, sobre todo lo que el tema no dice pueden éstas tener ideas diferentes, e implicaciones diferentes en consecuencia, ¿ambas conciben una misma teoría o son diferentes? En esta cuestión quizás también intervenga la forma de usar el lenguaje, tipo la paradoja de Teseo.

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aunque no dan lugar a ninguna secuencia infinita

¿circular?

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No veo la relación.

En que la matemática sería consistente tanto si supone que lo es, como si se supone que no lo es, y como sólo puede ocurrir que lo sea o que no lo sea, lo único que tiene sentido es que lo sea...

20 Enero, 2016, 10:21 pm
Respuesta #9

Carlos Ivorra

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Si, esa sería una razón por la que adoptar el método axiomático (de Hilbert [añado esto porque no sé si también se le llama así a la postura de Euclides]) en las ciencias.

No sé muy bien qué distinción estableces entre Hilbert y Euclides. Euclides quería hacer lo mismo que Hilbert, pero su intento tenía algunos agujeros técnicos.

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aunque no dan lugar a ninguna secuencia infinita

¿circular?

No, tampoco. Cualquier reducción razonable de la consistencia de una teoría A a la de otra B (y con razonable quiero decir que excluimos el caso de que B es trivialmente más fuerte que A, con lo que no ganamos nada) se acaba cuando se llega a una teoría que, o bien uno acepta que es consistente por argumentos intuitivos, o bien cuando uno se contenta con pruebas de consistencia relativas y no da un paso más porque no tiene ninguna otra teoría más simple a la que reducir la consistencia de otra dada.

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No veo la relación.

En que la matemática sería consistente tanto si supone que lo es, como si se supone que no lo es, y como sólo puede ocurrir que lo sea o que no lo sea, lo único que tiene sentido es que lo sea...

La matemática será consistente o no lo será independientemente de lo que uno suponga. Y tiene tanto sentido que lo sea como que no lo sea.