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¿Teoría de categorías sin (mucha) motivación?

Tengo un amigo (no, en serio) que está estudiando álgebra y le cuesta intuirla. Mi historia es la siguiente: Yo solía odio álgebra abstracta, con una pasión bastante ardiente, hasta que empecé a aprender sobre la forma categórica de pensar.

Creo que el trato es el siguiente: Uno empieza a adquirir todo tipo de intuiciones sobre, por ejemplo, los grupos cuando se da cuenta de que no merece la pena pensar en elementos de un grupo casi tanto como pensar en morfismos a/de un grupo. El punto de vista de la teoría de categorías es una herramienta que permite ganar intuición subiendo y bajando en la jerarquía de abstracción. Quizá no lo exprese con tanta claridad, pero espero que tú hayas tenido experiencias similares.

El problema es que no conozco ninguna forma de entender la forma categórica de pensar sin aprender teoría de categorías, y no conozco ninguna forma de aprender teoría de categorías sin vadear toneladas de tonterías abstractas antes de que puedas empezar a entender por qué es valiosa. (Este es un problema aún peor si, como mi amigo, no tienes ningún interés en los ejemplos motivadores de la topología o la geometría).

Entonces, ¿qué puedo recomendar para que mi amigo empiece a pensar categóricamente sin ahogarle en un mar de abstracción? ¿O es que el "álgebra apesta "¿Fase necesaria del desarrollo matemático?

ETA: Para que quede claro, estamos tratando principalmente con material de nivel universitario, así que aunque no me opongo a formas fáciles de motivar la teoría de categorías o de enganchar a alguien, cuantos menos requisitos previos mejor...

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Chris Hanson Puntos 34485

Hay dos libros que recomendaría encarecidamente a cualquiera (especialmente a un estudiante de bachillerato o de licenciatura con algún madurez matemática ) que quieran aprender teoría de categorías (TC) sin aprender necesariamente todas las "tonterías abstractas". Es decir, es posible familiarizarse a fondo con una forma categórica de pensar, por así decirlo, sin aprender de antemano todas las definiciones. Los libros son "Conceptual Mathematics: A First Introduction to Categories" de Lawvere y Schanuel, y el segundo es "Sets for Mathematics" de Lawvere y Rosebrugh.

El primer libro (Conceptual Mathematics) es, en mi opinión, la mejor introducción a la TC a través de conjuntos y funciones. Desde un punto de vista pedagógico, está muy bien escrito, con muchos ejemplos que, de forma lenta pero segura, desarrollan las intuiciones teórico-categoriales del estudiante diligente. La noción de functor sólo se menciona en la mitad del libro y también en el contexto de un monoide (que es un concepto muy agradable de aprender) y que la noción de un transformación natural ni siquiera se menciona en el libro. En efecto, propiedades cartográficas universales se introducen a los dos tercios del libro. Sin embargo, eso no impide que Lawvere (y Schanuel) hablen de muchas cosas. Uno se sorprende de la cantidad de TC que aprende cuando termina de leer (y resolver los ejercicios) el libro.

El segundo libro (Conjuntos para Matemáticas) es esencialmente una magnífica exposición sobre la teoría elemental de la categoría de conjuntos, y el libro puede leerse después de terminar el primer libro (mencionado anteriormente) o junto con él después de haber adquirido cierta destreza en la comprensión y redacción de demostraciones (sencillas) en TC.

De todos modos, si tu amigo realmente quiere aprender TC sin "atascarse" con todas las definiciones, entonces Matemáticas Conceptuales es el libro que debe leer y asimilar. El libro parece engañosamente fácil y carente de mucho del contenido estándar de la teoría de categorías, ¡pero nada más lejos de la realidad!

Espero que esto ayude.

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Vetle Puntos 413

El matemático sin disculpas cubre la teoría de categorías antes de cubrir la teoría de grupos, por lo que después de un poco más de experiencia con la abstracción es posible que desee exponer a su amigo a los primeros puestos. También me gusta la serie de Todd Trimble sobre teoría de categorías básica. aquí especialmente su versión del lema de Yoneda para posets. Pero todo esto puede resultar demasiado abstracto.

Cuando empecé a pensar en la teoría de categorías, me interesaban mucho los productos y coproductos. Hasta que no aprendes a diferenciar Grp de Ab, la distinción entre producto directo, suma directa y producto libre resulta confusa, pero la perspectiva de la teoría de categorías aclara mucho las cosas. Pero el ejemplo que me entusiasmó fue darme cuenta de que el producto y el coproducto en un poset son simplemente el sumo y el ínfimo. Me entusiasmó la idea de que dos definiciones naturales diferentes en dos temas distintos pudieran considerarse casos especiales de la misma definición aún más natural.

De todos modos, sería buena idea preguntarle a tu amigo por qué odia el álgebra. Podría ser simplemente que tu amigo no ha estado expuesto a muchos ejemplos concretos, especialmente si tu amigo resulta ser un estudiante del MIT que sigue el curso de Artin.

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andrewktmeikle Puntos 136

Tenía un amigo que una vez me dijo: "Empieza a pensar en términos de propiedades universales y secuencias exactas. Sólo hazlo". Confié en él, y esta forma de pensar me hizo entrar rápidamente en la generalidad de la teoría de categorías :)

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Recuerdo lo primero que aprendí que me convenció de la teoría de categorías: la definición flecha-teórica de inyecciones y suryecciones. Pensar en cómo definir una inyección sin poder decir "elemento" es un buen ejercicio, y posiblemente divertido.

Además de esto, +1 al comentario de Qiaochu - darse cuenta de lo que significa "coproducto" en la categoría de grupos frente a la categoría de conjuntos es otro gran momento "¡ajá!".

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Jeremy McGee Puntos 13826

Francamente, creo que es una locura intentar aprender álgebra en frío de forma categórica. Es como definir un espacio de Banach el primer día de cálculo. En las mejores escuelas de investigación, sin embargo, los profesores tienen muchos problemas, especialmente si son jóvenes investigadores, para bajar al nivel de los principiantes. Estoy seguro de que para alguien así la teoría de categorías es obvia para cualquiera con medio cerebro, pero en el mundo real, no tanto. El mejor libro que puedo recomendar a tu amigo -y yo se lo recomendaría a cualquiera que necesite aprender teoría de categorías por su cuenta sin mucha formación matemática- es Categoría Teoría Por Steve Awodey en la Oxford Logic Series. Awodey fue estudiante de doctorado de Saunders MacLane y aprendió la teoría de categorías del propio autor y de su clásico Categorías para matemáticos en activo Su propósito al escribir este libro es escribir "un libro para estudiantes de matemáticas". todos los demás ". Creo que ha tenido MÁS éxito aquí. Es algo caro, pero merece la pena. Otro libro que quizás quieras consultar es "Álgebra:Capítulo 0" de Paulo Aluffi. Este texto de álgebra, bellamente escrito, presenta el álgebra desde una perspectiva categórica sin dejar de ser bastante suave y concreto; puede que tu amigo lo encuentre justo lo que necesita. Por último, dile a tu amigo que los ejemplos y la motivación son la savia de las matemáticas y que no debería hacer caso cuando le digan "El traje nuevo del emperador".

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