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Descubre las revoluciones matemáticas que cambiaron el mundo

Por Mar Gulis (CSIC)

Los ordenadores, la energía, la teoría del caos, el número pi… las matemáticas están por todas partes, y esto se debe a las contribuciones de grandes matemáticos y matemáticas que cambiaron el mundo. ¿Te gustaría conocer a algunas de estas figuras? Puedes hacerlo desde tu casa con la serie de animación ‘Revoluciones Matemáticas’, que en su segunda temporada presenta a cuatro personajes clave de esta disciplina: Emmy Noether, creadora del álgebra moderna; Leonhard Euler, precursor de la topología; Ada Lovelace, pionera de la programación; y Henri Poncairé, que sentó las bases de la teoría del caos.

Cada vídeo, de dos a tres minutos de duración, está acompañado por un taller de matemáticas recreativas en el que se abordan con mayor profundidad los conceptos presentados. Con ellos podrás entender las bases de la teoría del caos, fabricar una máquina para sumar o jugar con grafos de gominolas. Todos los materiales han sido elaborados por el Instituto de Ciencias Matemáticas, adscrito al CSIC y varias universidades madrileñas, y Divermates en el marco del proyecto Ciudad Ciencia. Aquí te contamos algunos de sus contenidos.

La “genio” alabada por Einstein

Comencemos por el álgebra moderna y por su creadora, Emmy Noether (1822-1935). Nadie esperaba a principios del siglo XX que esta matemática alemana fuera a convertirse en la artífice de la teoría que permitiría entender la conservación de la energía. Sin embargo, al morir, el mismísimo Albert Einsten llegó a definirla como “la genio creativa de las matemáticas más significativa que ha existido desde que comenzó la educación superior para las mujeres”.

Muchos sostienen que las matemáticas no volvieron a ser lo mismo después de Emmy Noether. Además de realizar grandes aportaciones al álgebra o la física, Noether fue la primera mujer en participar como ponente en un Congreso Internacional de Matemáticas. Lo hizo en 1932, mientras que la segunda, Karen K. Uhlenbeck, no lo haría hasta 1990. Durante el nazismo, Noether tuvo que trabajar en casa con sus estudiantes y finalmente abandonar Alemania para continuar su labor docente. Se refugió en Estados Unidos hasta su temprana muerte.

El ‘cíclope’ de los poliedros

¿Qué sabemos de cubos, prismas u octaedros? El matemático Leonhard Euler (1707-1783) con su fórmula para poliedros introdujo ideas precursoras de la topología. Entre otras cosas, logró establecer un patrón común para los poliedros convexos con independencia del número de caras, vértices o aristas.

A Euler le gustaron las matemáticas desde pequeño y realizó aportaciones fundamentales a la geometría analítica moderna, la trigonometría y la teoría de los números. Desarrolló el concepto de función matemática y, para ello, definió el número e (o número de Euler), la base de la función exponencial. Además, hablando de números, fue quien popularizó el número π (‘pi’ o 3,141592…). Se le conocía como el ‘cíclope matemático’ ya que perdió la visión de un ojo a los 31 años. 17 años antes de morir se quedó totalmente ciego, pero esto tampoco frenó su carrera ni sus innumerables aportaciones en diferentes campos, que llegaron a publicarse hasta cincuenta años después de su muerte.

La primera programadora

El desarrollo de nuestros ordenadores modernos tiene su origen en Ada Lovelace (1815-1852), pionera de la programación y autora del primer programa de ordenador de la historia. Apasionada de las matemáticas desde pequeña, Ada Byron se codeaba con intelectuales y celebridades como Dickens, Faraday o Darwin. En una de esas reuniones conoció a Charle Babbage, inventor de la máquina diferencial (nuestra calculadora), y con quien trabajó en la máquina analítica. En sus notas a los trabajos de Babbage, Lovelace incluyó una serie de instrucciones, consideradas el germen de la programación y los algoritmos. Para ella, “las maquinas podían ir más allá de los simples cálculos numéricos”, cosa que demostró.

A pesar de su muerte prematura a los 36 años y de que se ha tardado más de cien años en reconocer su relevancia, hoy en día es todo un referente femenino en el campo de la tecnología. Incluso cuenta actualmente con un día propio: el segundo martes de octubre se celebra el ‘Ada Lovelace Day’ para impulsar la participación de las mujeres en la ciencia.

El ‘abuelo’ de la teoría del caos

Y, para terminar, volvemos a la topología moderna de la mano de su fundador, Henri Poincaré (1854-1912), precursor de la teoría del caos. En el instituto, el francés destacó en todas las asignaturas, pero especialmente en matemáticas, como también lo hizo a lo largo de su vida. Fue nombrado miembro de la Academia de Ciencias de Francia y llegó a ser presidente de la institución en 1906.

Poincaré basaba sus resultados en principios básicos y supo de buena tinta que de los errores se aprende. Aunque llegó a publicar alrededor de 500 artículos, tuvo que destruir uno cuando ya estaba en imprenta: el artículo contenía una resolución errónea del famoso problema de los tres cuerpos (trayectoria de tres objetos atraídos por la fuerza de la gravedad). Aunque no pudo solucionar el problema, sus observaciones fueron los primeros pasos de la teoría del caos, capaz de dar respuesta a problemas antes intratables en ámbitos como la economía, la biología o la meteorología.

 

Galois: el matemático que cambió el álgebra para siempre antes de un duelo

agatamanuelPor Manuel de León y Ágata Timón* (CSIC)

La historia de Evariste Galois (1811-1832) es una de las más novelescas de las matemáticas. Murió con tan solo 20 años, tras un duelo en el que se vio involucrado por causas que no están del todo claras: conflictos amorosos o políticos. Unas horas antes, durante la madrugada, sabiendo que podía ser su última noche, escribió la que después se llamó la teoría de Galois, un planteamiento revolucionario que cambió el álgebra para siempre.

Poco antes había dado por concluido uno de los grandes problemas de las matemáticas: la búsqueda de las soluciones para la ecuación de quinto grado. Además, para hacerlo, había creado el concepto de grupo, una estructura matemática que abrió nuevas líneas de investigación que llegan hasta nuestros días.

Evariste Galois (1811-1832).

Evariste Galois (1811-1832).

Galois nació en 1811 en un París agitado por la pérdida del poder de Napoleón en favor del rey Luis XVIII de Borbón. El movimiento liberal, inspirado por las ideas de la Revolución Francesa tomaba fuerza y se enfrentaba con los conservadores, partidarios de una monarquía dominada por la Iglesia.

La inteligencia de Galois no encajaba con las exigencias de la escuela tradicional. Fue obligado a repetir el tercer curso, después de que sus profesores le calificaran como “original, pero extraño”. Sin embargo, ese fue el momento en el que descubrió las matemáticas, y en particular, se interesó por el problema de las soluciones para la ecuación de quinto grado.

Aunque Galois no lo sabía, el matemático noruego Niels Abel había demostrado que no existe una fórmula general, que solo involucre operaciones elementales, para la ecuación. Pero quedaba una pregunta interesante abierta: ¿qué ecuaciones, de grado cinco o superior, sí se pueden resolver con una fórmula? ¿Cómo se pueden determinar?

Para resolver este enigma, Galois introdujo el concepto original de grupo, y creó una nueva rama del álgebra. Definió, para cada ecuación, una especie de código genético (el grupo de Galois), cuyas propiedades determinan si la ecuación puede resolverse con una fórmula o no. El grupo de Galois es una medida directa de las propiedades simétricas de la ecuación, que juegan un papel clave en la resolución. Sus resultados no fueron apreciados por sus coetáneos: no entendían el nuevo mundo matemático que Galois creó y usó para resolver un problema clásico.

Nota Galois

Ejemplo de las caóticas notas de Galois.

Entre tanto, su interés por la política había aumentado, y también su rebelión ante el sistema conservador. Fue detenido en varias ocasiones por ofensas a la monarquía, por llevar armas… En 1832, una vez fuera de prisión, conoció a Stephanie Potterin en la casa de convalecencia en la que ingresó por un brote de cólera. Se enamoró perdidamente, pero ella no le correspondió.

La muerte de Galois está rodeada de misterio. Parece que pudo ofender de alguna manera a Stephanie, lo que hizo que dos personas cercanas a ella provocaran el duelo que Galois no pudo ignorar, pese a que era consciente de su desventaja y del riesgo que corría. Durante la noche previa al encuentro, escribió tres cartas: la primera, a “todos los republicanos”, la segunda, a dos de sus amigos y la tercera, a su amigo matemático Auguste Chevalier, en la que presentaba un resumen del ensayo que había sido rechazado por la academia. En esta carta, esbozó lo que se conoce como teoría de Galois. En uno de los márgenes anotó esta devastadora cita: “No me queda tiempo”.

El duelo tuvo lugar el 30 de mayo de 1832. El joven matemático murió al día siguiente, por herida de bala. Chevalier se ocupó del legado matemático de Galois, y sus artículos fueron aceptados por la academia en 1843. En 1856, la teoría de Galois fue introducida en los cursos avanzados de álgebra en Francia y Alemania. Evariste Galois sigue siendo hoy una de las grandes leyendas de las matemáticas.

 

* Manuel de León y Ágata Timón son miembros del Instituto de Ciencias Matemáticas (ICMAT), centro de investigación mixto del CSIC y tres universidades madrileñas: la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), y la Universidad Complutense de Madrid (UCM).