viernes, 27 de enero de 2012

MATEMÁTICA PARA COMPADRITOS - Primera Parte (1)

Los pitagóricos decían: todo es número. Hoy, podríamos al mismo tiempo precisar y ampliar este pensamiento y decir: todo es grupo. Andréas Speiser, El concepto de grupo y las artes.

Hoy no creo ni en mismo/ todo es grupo, todo es falso/ y aquel, el que está más alto/ es igual a los demás.... Francisco Gorrindo, Las cuarenta.


La esencia del tango es su libertad

En estas líneas se presentan algunas conexiones entre la matemática y una de las manifestaciones más entrañables de la cultura porteña: el tango. (2)

A simple vista, la relación puede parecer chocante: por un lado, el tango, definido por Discépolo como “un pensamiento triste que se baila”; por otro, la matemática, que tendrá mucho de pensamiento y acaso bastante también de triste... pero francamente no da mucha cabida para imaginar a un guapo floreándose con su papusa al compás del teorema de Pitágoras. (3)

Pero el tango no es solo un baile, sino toda una filosofía. Y la matemática no es solo un mundo de frías fórmulas y ecuaciones, sino que está llena de pasión, belleza y también desencanto o frustración. Así mirada, podemos decir que la matemática habla del mismo universo que describen las letras de los mejores tangos.

Uno de los más extraordinarios matemáticos de todos los tiempos, el alemán Georg Cantor, dijo una vez: “La esencia de la matemática es su libertad”. Esto es algo que sabe cualquier matemático. Y, como sabe también cualquier milonguero, la frase se aplica de igual manera al tango.



Pasional

En los párrafos precedentes nos hemos referido a un aspecto de la matemática que no resulta muy familiar a todo el mundo: ¿cómo es eso de hablar a la vez de matemática y pasiones? Sin embargo, para quien se dedica a ella y es capaz tanto de gozarla como de sufrir en carne propia sus dificultades y crueles desengaños, la conexión no resultará extraña. Para un matemático, la manera de encarar su labor cotidiana es verdaderamente pasional; toda su existencia se encuentra atravesada por la matemática, hasta tal punto que casi podría decir: “Estás clavada en mí/ te siento en el latir/ abrasador de mis sienes”.

Pero todos éstos son aspectos generales que se aplican a cualquier disciplina que se lleve a cabo con pasión. Sin embargo, veremos que en algún sentido la matemática puede resultar especialmente tanguera, lo que justifica quizá que el poeta francés Paul Valéry se declarase “un amante desdichado de la más bella de las ciencias”.

Sin ánimos de encarar un estudio detallado y profundo sobre el tema, en las próximas secciones nos dedicaremos a señalar ciertas articulaciones más bien pequeñas, sutiles, que no reflejan cuestiones formales o estructurales sino asociaciones semánticas a veces casuales. Se trata apenas de alguna idea simple, o una tenue versión de la paradoja expresada como al azar en un estribillo: “Vete, ¿no comprendes que te estoy amando?”. (4)

Si hasta Dios está lejano

El título de esta sección refiere al tango “Desencuentro”, con letra de Cátulo Castillo, que ya desde su primer verso guarda una íntima relación con la matemática. En efecto, allí se ve reflejada de una manera sorprendentemente precisa aquella sensación que tenemos al encontrarnos por primera vez ante un problema: “Estás desorientao y no sabés/ qué trole hay que tomar/ para seguir…”.

Pero ahora hablaremos de otra cosa; vamos a contar la historia de un auténtico desencuentro, que tuvo lugar en una reunión matemática desarrollada en Königsberg (Kaliningrado) en setiembre de 1930. La ciudad no podía ser más ilustre: no solo fue la cuna de importantes personalidades, como el matemático Christian Goldbach, el filósofo Immanuel Kant o el escritor Ernst T. A. Hoffmann, sino también de una teoría matemática: la teoría de grafos. (5)

En esa ocasión, se encontraron allí matemáticos de gran renombre para concederle un título honorífico a otro de sus hijos insignes, considerado por muchos como el mayor matemático del siglo XX: David Hilbert. Y en ese marco se produjo aquella famosa conferencia en la que el homenajeado gran profesor pronunció una de sus más célebres frases, casi un emblema de la corriente denominada “formalista”: “Debemos saber, sabremos”.

Sin entrar en detalles, podemos decir que Hilbert intentaba expresar con esto una idea de completitud de la matemática, en el sentido de que todos los enunciados formulables en el lenguaje pueden demostrarse o refutarse. Sin embargo, existe un teorema famoso establecido por el austríaco Kurt Gödel, que justamente se llama “de incompletitud”. A grandes rasgos, muestra que la pretensión de Hilbert era irrealizable; algo así como si le hubiera retrucado, en plena cara: “No sabrás, nunca sabrás”. Lo curioso de la historia (de ahí el desencuentro) es que el retruco vino en realidad antes que el truco: Gödel anunció su teorema –que es burlón y compadrito– en la misma reunión, nada menos que el día previo a la conferencia de Hilbert. Pero Hilbert no estaba allí; no fue a escuchar a la charla de Gödel porque estaba ocupado preparando la suya… La moraleja es clara: no hay que preparar las conferencias.

Vale la pena mencionar también que exactamente en el mismo año, en otra esquina rea del vasto mundo, un autor flaco y desgarbado delineaba otro enunciado destinado a ser célebre, frase inicial del estribillo de “Yira, yira”: “Verás que todo es mentira”.

Muchos cantores de arrabal han entonado con mayor o menor suceso este tango, sin saber que la frase remite nada menos que a una de las más famosas paradojas de todos los tiempos, la paradoja de Epiménides. Si es verdad que todo es mentira, también lo es esta frase y entonces la frase es verdadera y falsa a la vez. Y justamente, aunque parezca mentira, este sencillo argumento es el ingrediente principal del teorema de Gödel. ¡Ni que los tipos se hubieran puesto de acuerdo...! (6)


Notas

(1) Texto adaptado del epílogo del libro ¡Matemática, Maestro! Un concierto para números y orquesta. Ed. Siglo XXI, Buenos Aires, 2010.

(2) La palabra “porteña” remite a la la ciudad de Buenos Aires, que vio nacer al tango allá por el siglo XIX, de la que Borges dijo: “No nos une el amor sino el espanto”. En todo caso, la referencia no parece desacertada, pues a grandes rasgos lo mismo le ocurre a casi todo el mundo con la matemática… Sin embargo, pocos tienen en cuenta la continuación de la cita borgeana, que vuelve a poner las cosas en su sitio: “Será por eso que la quiero tanto”.

(3) Sobre latristeza matemática, se brindan algunos ejemplos en el libro La matemática como una de las bellas artes, especialmente en la sección que se refiere al romanticismo. De modo que la matemática, al menos laromántica, puede quizá ser definida como un pensamiento triste que en general no se baila.

(4) Ya que hablamos de paradojas, no es inoportuno mencionar que el mandato “vete” que aparece en este tango titulado “Fuimos” tiene un rol preponderante en otro texto, acaso no muy tanguero pero sí de tinte nostálgico: el Génesis. Cuando Dios le dice a Abraham (en ese entonces, todavía se llamaba Abram; la “h” vendría después) que abandone la casa de su padre para dirigirse a la tierra de Israel, lo hace de un modo sorprendente: “Lej Lejá” (“vete para ti”). Esto es bien distinto de lo que se propone en el tango mencionado (algo así como “vete, pero no te vayas”), y más aún de esa otra situación planteada en una celebrada letra de Homero Expósito que dice “Vete de mí”. En el ejemplo bíblico, Dios prescribe a Abraham un mandato que, de alguna forma, equivale a decir: “Te ordeno que seas libre”. En el fondo, se trata del mismo problema que resulta central en el libro Free Play (de Stephen Nachmanovitch) en torno a la improvisación: ¿cómo se hace para obedecer a un maestro que nos indica ser espontáneos? No se trata de un tema menor; al respecto, vale la pena recordar que Arnold Schoenberg decía que la composición es una improvisación lentificada. En poesía, existen diversos principios y técnicas ligadas a la idea de improvisación, por ejemplo en el surrealismo, uno de cuyos principales exponentes –el francés André Breton- propuso el concepto de borrador primero y definitivo. En algunas de tales manifestaciones participaron también matemáticos, como los que fundaron más tarde el célebre grupo OuLiPo.

(5) En efecto, suele mencionarse como punto de partida de dicha teoría el problema de los puentes de Königsberg, resuelto por otro célebre matemático suizo que vivía en San Petersburgo: Leonhard Euler.

(6) El teorema de Gödel ha tenido muchas y variadas implicancias, pero sin duda la más decisiva para la discusión sobre los fundamentos de la matemática es la referida aquí, que determinó lo que habitualmente se describe como elfracasodel programa de Hilbert. Uno podría imaginarse al alemán tomando unas copas después de la conferencia con el mismo Cátulo, mientras éste le dice, al oído: Contame tu condena, decime tu fracaso…”. Sin embargo, poco tiene que ver esto con las ideas mencionadas en la sección previa, pues a nadie se le ocurriría pensar que fue unfracasao o peor aún,un Hilbert, que alzó un tomate y lo creyó una flor. Vale la pena destacar el punto de vista muy particular de Gregory Chaitin, que asegura que Hilbert falló en el aspecto técnicamente preciso de la formalización del razonamiento matemático, pero a la vez tuvo un éxito notable en lo que hace a la formalización de los algoritmos y los lenguajes de programación. Entre otros resultados de incompletitud dentro de la lógica, también vale la pena mencionar a los de un compatriota de Goyeneche, pero polaco de verdad: Alfred Tarski.




lunes, 16 de enero de 2012

Prólogo del libro (primera parte)

PRELUDIO

¿Acaso no puede describirse la música como la matemática de lo sensible, y la matemática como la música de la razón? El alma de cada una de ellas, la misma. James Joseph Sylvester (1864).

Cuando escuchamos una melodía, rara vez pensamos en números, proporciones o logaritmos. Sin embargo, todos hemos oído decir que la música es matemática, o que los músicos son matemáticos aplicados. Esto obedece, sin duda, a que la música tiene un gran nivel de abstracción: más que en otras artes, se hace uso de un lenguaje simbólico y un sistema de notación similar a algunos de los que emplean las ciencias formales. En efecto, hace ya siglos los músicos idearon modos de escritura que de cierta forma se anticiparon a las nociones modernas de diagramas y grafos. Más sorprendente aún es el sistema creado en la Edad Media, precursor de los actuales pentagramas –en los que la melodía se representa mediante un sistema de coordenadas–, donde el eje X representa el tiempo y el eje Y, la altura. Este sistema fue inventado en el siglo XI, casi seiscientos años antes de que el francés Descartes introdujera una idea similar para fundar la geometría analítica.
En cualquier caso, más allá de los aspectos concernientes a su escritura, es posible reconocer en la música una gran variedad de nociones matemáticas, tales como la simetría, las proporciones, las relaciones numéricas entre frecuencias e intervalos, el ritmo o las reglas de la armonía. Pero quizá la conexión más profunda sea aquella magistralmente expresada por el escritor argentino Jorge Luis Borges: “Como la música, las matemáticas pueden prescindir del universo, cuyo ámbito comprenden y cuyas ocultas leyes exploran”.
No es casual, entonces, que numerosos teóricos de la música hayan sido matemáticos y numerosos matemáticos se hayan interesado en la música. En la antigüedad clásica, esto era casi una obviedad, pues la música era una rama de la matemática. Tal es la tradición que proviene de pensadores del siglo IV a.C., como Platón y Arquitas, según la cual la matemática se divide en cuatro ramas: la geometría, la aritmética, la astronomía y… la música. (1) Más tarde, esta división fue conocida como quadrivium: la denominación se debe al filósofo romano Boecio (480-524 d.C.), quien estableció el estudio de estas cuatro ramas como un prerrequisito para la filosofía.
La situación cambió en el Renacimiento, seguramente para gran alivio de los músicos (y de los filósofos). Sin embargo, el interés recíproco entre teóricos de la música y matemáticos se mantuvo. Vale la pena mencionar, por ejemplo, que el primer libro publicado por René Descartes no fue de matemática, ciencia o filosofía: se trató del Compendium musicae, del áureo año de 1618.(2) Otros pensadores ilustres de la época han escrito e intercambiado correspondencia sobre estos temas: el jesuita y matemático francés Marin Mersenne (Traité de l’harmonie universelle, 1636), el notable físico holandés Christiaan Huygens (inventor del reloj de péndulo), el matemático inglés John Wallis, etc. Y el siglo posterior no iba a ser menos prolífico: tanto el genial suizo Leonhard Euler (Tentamen novae theoriae musicae o la matemática y la música, 1739) como el “ilustrado” enciclopedista Jean Le Rond d’Alembert (Elementos de música teórica y práctica siguiendo los principios de M. Rameau, 1754, Reflexiones sobre la música) son claras muestras de que la música ha sido tema de interés para las mentes más destacadas.
El origen de la palabra “música” está ligado a las musas, que eran las divinidades que inspiraban las artes y las ciencias. Con la consolidación de la cultura griega se estableció finalmente que su número era nueve; la que correspondía a la música propiamente dicha era Euterpe. Literalmente, su nombre significa “deleite”, un concepto que –hay que reconocerlo– no suele asociarse muy seguido con la matemática. Claro que esto es discutible, aunque los matemáticos tuvieron que contentarse con la musa Urania, que significa “celestial” y rige la astronomía.(3)

Notas
(1) Cuenta Aristóteles que Arquitas fue, además, inventor del sonajero. Esto prueba, de acuerdo con su clasificación, que nada es mejor que un poco de matemática para hacer dormir a los niños.
(2) En efecto, el famoso número de oro o divina proporción es un número irracional cuyo valor, en la escritura decimal, es aproximadamente 1,618 (más precisamente: 1,618033988749894848204586834…, aunque con tantos decimales haría falta esperar bastante tiempo para que un año pudiera ser considerado áureo).
(3) No es inoportuno recordar que “matemática” viene del griego matematiká, “lo que se aprende”, y se contrapone a musiké, “lo que se puede entender sin haber sido instruido”. Este origen parece indicar una contradicción entre ambas, que nos ocuparemos de refutar en el presente libro. En lo personal, debo confesar que me he dedicado a la música durante varios años aunque, como digo algunas veces, a pedido del público finalmente me dediqué a la matemática. En cualquier caso, esta dualidad me ha permitido moverme con cierta soltura en los dos ambientes, pues he logrado hacerme pasar como un aceptable matemático entre los músicos y un aceptable músico entre los matemáticos.

jueves, 12 de enero de 2012

Prólogo del libro (segunda parte)

En este libro se exponen algunas conexiones elementales entre la música y la matemática, desde los fundamentos sonoros hasta ciertos aspectos estéticos e históricos. El texto está estructurado de la siguiente forma:

El primer movimiento está dedicado a la descripción matemática de uno de los elementos básicos de la música: la escala. Concretamente, nos ocuparemos de detallar algunos de los pormenores y dificultades en torno a la construcción de la escala que se emplea para afinar la mayoría de los instrumentos convencionales, que debió atravesar toda una serie de revisiones y correcciones hasta llegar a la versión actual. A la vez, brindaremos ciertos principios “geométricos” para la formación de acordes y comentaremos la argumentación del compositor Jean-Philippe Rameau, contraria a la tradición griega, según la cual no es la música la que está contenida en la matemática sino al revés.

En el segundo movimiento, recorreremos algunas etapas en la evolución de la notación musical. Aunque pueda parecerlo, éste no es un tema menor: como saben los matemáticos, muchas veces la forma de escribir puede condicionar la visión del mundo.

Luego viene el tercer movimiento, donde se comentan algunos empleos explícitos de la matemática en la composición, desde el número áureo en diversas piezas del húngaro Béla Bartók hasta las reglas axiomáticas del dodecafonismo y la intervención del azar en la música aleatoria y la música estocástica. Finalmente, el lector encontrará una breve coda, en la que se confrontan –de un modo elemental– los diferentes períodos de la historia de la música con su correlato matemático.

Ya “fuera de programa”, el libro se cierra con un epílogo o mejor dicho un bis, de carácter algo diferente, cuyo origen puede rastrearse hasta llegar a una conocida frase: la matemática es el arte de transformar café en teoremas.(1) Bajo tal excusa, no parece desacertado situar nuestro bis justamente en un café o, mejor dicho, en uno de los tantos cafetines de Buenos Aires, para hablar un poco de la matemática y sus relaciones con esa música de la que tan orgullosos nos sentimos los porteños: el tango.

En realidad, el tema puede abordarse desde varios puntos de vista: por el lado de la danza se podría pensar en innumerables aspectos geométricos, tales como simetría, rotación, desplazamiento, estabilidad o centro de gravedad. Como ha dicho Borges, el tango es un modo de caminar (lo que no explica muy bien por qué uno puede ser tan torpe en la pista de baile); los firuletes y las improvisaciones quizá recuerden aquella cautivante frase que habla del espacio pero se aplica muy bien al andar de una pareja sobre la pista:

“Un laberinto es un camino rectilíneo en un espacio topológicamente hostil”.

La música del tango obedece a una estructura rígida que, de modo paradójico, es la que le da su enorme libertad. La marcación rítmica en los bajos se contrapone a una línea melódica sumamente expresiva y melancólica; el principal secreto está en el ritmo y los acentos. Y, como alguna vez se ha dicho, la esencia del tango es el rubato.(2)
Todos estos aspectos son sin duda fascinantes y podrían dar lugar a un estudio amplio sobre el tema. En el presente trabajo, nos dedicaremos en cambio a describir otras particularidades que no hacen tanto a la música del tango sino a su filosofía. En particular, presentaremos algunas conexiones entre las letras y ciertas cuestiones centrales de la matemática, como la paradoja, la incompletitud o el concepto de infinito. Y también de su historia: como veremos, muchas anécdotas matemáticas pueden escribirse en compás de dos por cuatro. Desde luego, esta vinculación es ingenua y no responde a otra cosa más que al profundo amor que siempre he sentido tanto por la matemática como por el tango. Y yo, que “anduve siempre en amores”, llegué a la conclusión de que, en el fondo, no se trata de cosas tan distintas.
Para comodidad del lector, el epílogo incluye algunas referencias sobre los tangos mencionados y un breve glosario de las expresiones de la jerga rioplatense (el “lunfardo”) que en ellos se emplean.

Unas últimas palabras en lo que respecta a la lectura de este libro, que está pensado para un público amplio. No se espera que el lector posea más conocimiento musical que el de la escala de siete notas

DO – RE – MI – FA – SOL – LA – SI

y del hecho incidental de que dichas notas pueden tener sostenidos (#) o bemoles (b). Además, por cierto, se espera que sepa contar, lo cual resulta muy adecuado en virtud de la definición del gran filósofo y matemático alemán Gottfried Leibniz: “La música es el placer que experimenta la mente humana al contar sin darse cuenta de que está contando”.
Sería demasiado ambicioso pretender que este libro logre causar el placer evocado por Leibniz. Aunque he experimentado uno muy grande al escribirlo y quizá –quién sabe– el lector pueda leerlo sin darse cuenta de que está leyendo.

Pablo Amster
Marzo de 2010

Notas

(1) Cabe mencionar que alguna vez tuve la experiencia opuesta, cuando di unos cursos en Colombia y en agradecimiento me regalaron varios paquetes de exquisito café.

(2) Recordemos que en música el tempo rubato (del italiano, “tiempo robado”) se refiere a los cambios en el tempo de una pieza a criterio del solista o el director.

domingo, 1 de enero de 2012

El 28 de enero ¡Matemática, Maestro! opcional con La Nación

El libro estará a la venta en una edición especial de bolsillo como opcional a la compra del diario.

Más información aquí.