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¿por qué ciertas clases de objetos matemáticos bien investigados no han sido encuadrados por la teoría de categorías?

La teoría de categorías está haciendo/ha hecho un trabajo estelar en Establecer , FinSet , Grupo , Cob , Vect las categorías cartesianas cerradas proporcionan un escenario para $\lambda$ -cálculo, y Baez escribió un paper (Física, topología, lógica y computación: una piedra Rosetta) con Mike Stay sobre muchas de las interconexiones entre ellos.

Pero hay objetos matemáticos que no se conciben de un modo teórico-categorial, al menos la literatura existente no tiende a tratarlos como tales. Por ejemplo, nadie habla de Serie , Productos , IndefInt como categorías por derecho propio . (series infinitas, productos infinitos e integrales indefinidas, respectivamente). (las búsquedas en google de la frase "la categoría de series infinitas" tanto en la web como en las bases de datos de libros no tienen ningún resultado). Supongo que mi pregunta es: ¿por qué no?

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MortenSickel Puntos 123

Fundamentalmente estoy de acuerdo con el comentario de Mike Shulman y no quiero afirmar que el siguiente lenguaje rebuscado sea en absoluto necesario para responder a esta pregunta, pero puede que lo encuentres esclarecedor (o puede que no).

Desde el punto de vista de la teoría de categorías superiores, las categorías (es decir, las 1-categorías) son sólo un nivel entre muchos otros en una familia de estructuras matemáticas. Normalmente, un objeto matemático existirá "naturalmente" como una n-categoría para algún n particular, Establecer es naturalmente una categoría 1, mientras que Gato es naturalmente una 2-categoría. Sus ejemplos Serie y así sucesivamente parecen ser sólo 0-categorías, es decir, conjuntos, ya que como Pete explicó en su respuesta, no hay noción natural obvia de morfismo entre series infinitas. Preguntando por qué Serie no es una categoría 1 es como preguntar por qué Establecer no es una categoría 2; simplemente no son los niveles categóricos naturales en los que viven estos objetos.

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kevtrout Puntos 2774

Para convertir una clase en una categoría, se necesita una noción de morfismos entre los objetos de la clase. Esto es lo esencial.

Consideremos, por ejemplo, la clase de las series reales infinitas, consideradas como el conjunto $S = \mathbb{R}^{\aleph_0}$ de secuencias de números reales. (A menudo existe cierta confusión notacional y "ontológica" entre los términos de una serie infinita, su secuencia asociada de sumas parciales y su suma, si la tiene. ¿Cuál de ellos "es" la serie? Pero tales consideraciones no son relevantes aquí y, de hecho, suelen considerarse antitéticas al punto de vista categórico). Para obtener una categoría, es necesario identificar un conjunto de morfismos entre dos elementos cualesquiera de este conjunto. Esto se puede hacer de muchas maneras: por ejemplo, se puede utilizar la ordenación inducida por la ordenación estándar en $\mathbb{R}$ y la ordenación lexicográfica de la secuencia, y a continuación $S$ es un conjunto totalmente ordenado. Podríamos entonces definir una categoría teniendo $\operatorname{Hom}(s,t)$ es un conjunto de un punto si $s \leq t$ y el conjunto vacío en caso contrario (y luego tomar la ley de composición única de morfismos, definida cuando $s \leq t \leq u$ ).

Pero la pregunta es: ¿qué tiene que ver esta categoría con cualquier aspecto de la teoría de la series infinitas? Aparentemente nada. Se podría crear cualquier número de otras categorías con el conjunto subyacente $S$ pero te encuentras con el mismo problema: el área muy antigua y extremadamente bien desarrollada de las matemáticas que estudia la convergencia y divergencia de series infinitas reales simplemente no tiene nada evidente que ver con ninguna noción de "morfismos" entre series infinitas.

Lo mismo ocurre con los demás ejemplos que menciona. La estructura categórica es un tipo muy fundamental de estructura matemática; es una gran forma de pensar y unifica y conceptualiza el estudio de muchos tipos de objetos matemáticos en campos muy dispares. Pero no lo explica todo, y es francamente un poco raro pensar que debería hacerlo.

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Zameer Manji Puntos 1213

Cabe señalar que el problema del cálculo de las integrales de Feynmann en la teoría cuántica de campos se ha planteado tradicionalmente como un problema de análisis, pero ahora es estudiado por matemáticos puros que utilizan técnicas categóricas (entre otras).

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Marcio Aguiar Puntos 6715

Dualidad pétrea abstracta" de Paul Taylor http://www.paultaylor.eu/ASD/ es un intento de refundir el análisis real elemental (incluidas las secuencias) involucrando ideas categóricas.

3voto

Dave Puntos 217

Una búsqueda en Google scholar de "category theory" "power series" muestra el artículo: Elementos de cálculo de flujos::(Un extenso ejercicio de coinducción) . Así pues, las series pueden considerarse de forma útil desde el punto de vista de la teoría de categorías y, aunque se trata de series formales, los métodos pueden utilizarse para hallar soluciones a ecuaciones diferenciales.

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