22 octubre 2010

Matemáticas no es ciencia

Ahora si, lo que tenía pensado escribir sobre matemáticas. Se trata de la diferencia entre matemática y ciencia, como esta última usa mucho las matemáticas ambas tienden a confundirse y eso puede llevar a mal entendidos o errores.

Ciencia (del latín scientia, que significa conocimiento) es un conjunto de prácticas metódicas con el propósito de predecir los fenómenos naturales. El método científico engloba estas prácticas y se basa en la observación, creación de hipótesis e investigación, lo que debe producir una teoría, respaldada por medio de experimentos reproducibles y sometida a contradicción o escrutinio permanente (condición de falsabilidad). Ninguna teoría tiene valor de verdad y solo es aceptada provisionalmente mientras no sea desmentida por otra nueva.

Las matemáticas son muy diferentes. Su función principal es la de un lenguaje, o sea comunicar ideas mediante símbolos o modelos. El lenguaje matemático se construye en base a un conjunto de axiomas, que son definiciones que se aceptan a priori, sin prueba. A partir de estos axiomas se deducen teoremas (proposiciones verdaderas) usando las reglas deductivas de la lógica.

Los teoremas matemáticos, una vez demostrados, son verdaderos por definición, claro que solo dentro del sistema en que fueron definidos, el único requisito para que un teorema sea verdadero es que no presente inconsistencias lógicas (paradojas). El valor de verdad de los teoremas es pobre porque solo significa que está de acuerdo con las definiciones arbitrarias que fijamos al comienzo. La confusión viene de los matemáticos primitivos, que consideraban los axiomas como "verdades evidentes" que no necesitaban probarse, criterio que no se acepta en las actualidad.

El matemático John Von Neumann dijo una frase muy buena: "las matemáticas no nos ayuda a entender las cosas, sino a acostumbrarnos a ellas". Veamos por ejemplo que pasaría si aplicamos el método matemático a los fenómenos naturales, como solo se requiere consistencia lógica podríamos -por ejemplo- definir el axioma "durante los próximos cien años, nacerán en Chile exactamente un millón de personas cada año" lo que es completamente consistente y podemos construir toda una teoría de planificación en base a ese axioma. ¿Y las predicciones serían acertadas? Claro, pero solo en el marco del sistema donde se cumple el axioma.

Alguien podría discutir "pero un axioma así no es consistente con la realidad" ¿por que no? es lógicamente impecable y no hay manera de probar que eso sea algo imposible, por más improbable que parezca nadie conoce el futuro. Los axiomas no tienen por qué estar relacionados con lo que nosotros percibimos como realidad ni con la mayor o menor probabilidad de que algo ocurra.

Este divorcio entre las matemáticas y la realidad es lo que las hace tan poderosas como lenguaje y tan útiles para la ciencia, porque "realidad" es algo que nosotros percibimos como tal y está sujeta a miles de restricciones, partiendo por la indelicadeza de nuestros sentidos. Sin embargo esta potencia nos puede llevar a cometer tremendos errores si nos olvidamos que las matemáticas solo son construcciones lógicas, hay muchos errores -por ejemplo- en el mal uso de las estadísticas por una comprensión superficial de su alcance, cosa que ocurre frecuentemente en economía y ciencias sociales.

Nada determinado por el método científico se puede considerar verdadero ni menos se puede extender el valor de verdad matemática -que es solo un asunto de manipulación lógica- con el de "verdad científica" un concepto que por si mismo es contradictorio.

2+2=4 ¿cierto? Claro que si, pero además 2+2=5 o cualquier otro resultado, basta modificar un poquito los axiomas y tendremos una nueva aritmética que será tan buena como cualquier otra. ¿Por que entonces elegimos algunos axiomas y no otros? Aquí viene la madre de todas las confusiones, porque tendemos a escoger naturalmente axiomas que no choquen a nuestro sentido común, que nos resulten fáciles de aceptar de manera intuitiva.

Por eso las grandes teorías matemáticas -la Teoría de Conjuntos por ejemplo- se estudian desde dos enfoques: existe una teoría axiomática y otra intuitiva, esta última "hace como" si existieran verdades intuitivamente evidentes, y las acepta aún sabiendo que no existen. Las teorías intuitivas son mucho menos complicadas de entender pero están construídas en el aire, sobre una serie de suposiciones que sabemos que en realidad no son verdaderas por más lógicas que nos parezcan (por ejemplo el axioma todo elemento es idéntico a si mismo no tiene mayor valor de verdad que el del millón de chilenos que nacerá cada año).

Así es que la próxima vez que un economista u otro charlatán me espete eso de que "está estadística mente demostrado..." mejor que ande con cuidado, porque la bofetada conceptual que le voy a dar va a ser fuerte. Las demostraciones matemáticas tienen un valor de verdad sumamente restringido y solo demuestran consistencia interna, nada más.

Pero ni siquiera en matemáticas parecen existir los sistemas que contengan solo "teoremas verdaderos" en el sentido que discutimos antes (sin contradicciones). A principios del siglo XX se empezó a intentar la demostración que estos sistemas axiomaticos deberían ser perfectos, la culminación de estos intentos fue el libro Principia Mathematica de Bertrand Russel y Alfred N. Whitehead, la biblia de los formalistas axiomáticos. Gracias a la sensación que causó ese libro, los que tenemos un poco más de 50 pasamos varios años estudiando Teoría de Conjuntos, tan inútil en la práctica como incomprensible para los pobres profesores que intentaban enseñarla. Parecía que con ese libro quedaba todo dicho.

Pero en 1931 un señor llamado Kurt Gobbel, austriaco y amigo de Einstein, derrumbó todo el edifico de los Principia con un solo artículo, demostrando que para cualquier sistema axiomático bajo ciertas condiciones, por perfecta que sea su lógica, siempre contendrá enunciados que no son demostrables ni indemostrables con los medios permitidos por el sistema. En otras palabras, no existen los sistemas axiomaticos perfectos. O más sencillo: no se puede probar la verdad de los teoremas posibles dentro de ningún sistema matemático, aun cuando la lógica sea impecable.

Lo que nos lleva de vuelta a los sistemas intuitivos, imperfectos y con posibilidad de paradojas. Volvemos entonces al dicho socrático "solo sé que nada sé", el que es en si mismo una paradoja perfecta ¿como se puede "saber" que no se sabe nada?. Y bueno, buscando sobre el Teorema de Godel me encontré con el blog La Bella Teoría de donde saqué algunas cositas además de la foto que ilustra esta entrada, les recomiendo visitarlo. Eso era, hasta mañana.

22 comentarios:

  1. Gran texto el suyo! Igual uno tiende a pensar que dos mas dos son cuatro acá, en Marte, en Sirio, antes del Bing Bang dos mas dos eran cuatro. Antes que una mente hubiera que lo pensara, lo era. Mandelbrot, que reveló los fractales al mundo - esas geometrías increíbles que salen de simples ecuaciones machacadas con la computadora - dijo que no sintió haber inventado nada, que eso estaba ahí y el lo descubrió, llegó allí como un navegante a nuevo mundo...

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  2. Cualquiera puede intuir que la Matemática es más que un "lenguaje que comunica ideas mediante símbolos o modelos".
    Pero los matemáticos han optado por una aproximación modesta para evitarse las consideraciones epistemológicas y ontológicas, y dedicar su tiempo a lo que más les interesa.

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  3. Llevo años admirado por este mismo tipo de temas, pero llevado o inyectado en la filosofía propiamente tal…

    Cuando más quedé admirado fue cuando mi viejo me regaló la Suma Contra los Gentiles de Tomás de Aquino; un libro inspirado en las matemáticas, pero que habla de Teología (y cuyo índice solamente ya es una obra literaria en sí) ...admirado estaba antes, al conocer la primera Parte del Discurso del Método de Descartes, y muchísimo más impresionado quedé cuando me compré la Ética Demostrada Según el orden Geométrico de Baruch Spinoza...

    A estos tres amigos o padrinos los pongo en fila; no me imagino al posterior sin el anterior, y no nombro a Platón porque, después de tantos siglos de ser venerado, y de leerlo en la escuela de arquitectura, quedé algo agotado con él. Todavía no entro en sus "maravillas" como corresponde, o sea, de corazón...

    Debe ser porque todo lo que me rodea lleva su impronta, y porque pienso mucho como él pensaba...

    Me siento un anacrónico sin remedio...

    Pues bien, sigo; finalmente llegue adonde Don Bertrand, pasé cerca de Wittgenstein, y arribé en el eternamente interpretable Heidegger, teniendo de reojo y a la pasada también a Friedrich Nietzsche.

    Tras tal camino he encontrado algo de tranquilidad (a lo mejor una tranquilidad que nunca tuvo Spinoza tras revisar con el tiempo su “Ethica Ordine Geometrico Demonstrata”), pero ¿Dónde está esa tranquilidad?, pues en la certeza personal de que el lenguaje rodea a la precisión y nunca la alcanza, en la medida en que busca la amplitud, universalidad y generalidad en sus afirmaciones.

    Luego, es el pensamiento personal, según su orden, según su impronta y según sus propios procesos lo importante cuando se está queriendo ser escritor, filósofo, poeta, una de ellas, dos de ellas o las tres juntas…

    Los textos así llevados son genuinos, y abogan por un ordenamiento natural que se trasunta en la medida en que se persiste y se transparentan tales procesos; reviso a Spinoza con su Ética y descubro errores de bulto TAN INMENSAMENTE burdos que solo los siglos me hacen ubicarme, para entender que en esa época no se tenía todo lo que hoy se tiene; Spinoza no tuvo a Heidegger, y en realidad después de él, a mi entender, todo cambió; su pensamiento no es solo una luz, sino que es una luz en las cavernas ciegas donde solo se tiene la certeza de lo que se dice y resuelve por obra y gracia de su propia poesía lingüística…

    Todo es un rodeo eterno, y para quienes quieren abarcarlo todo, es duro entender que ese todo no puede permanecer en su rigor. Tu lo dijiste; mientras más riguroso más estrecho en sus alcances…

    Recordemos a La Ley de Murphy, cuando dice que un experto es quien se especializa más y más en menos y menos hasta que termina sabiendo todo acerca de nada.

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  4. Disculpa lo reiterado del mimso comentario, pero es que falla la ventana de comentarios con tantas claves y filtros que le tienes

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  5. Ulschmidt, es el antropocentrismo natural que tenemos, las teorías se desarrollan para justificar nuestras percepciones lo que es super lógico pero no tiene por que ser "cierto". Los fractales, tal como el 2+2=4 son racionalizaciones de lo que percibimos, y para otras criaturas con distintos sentidos serían tan absurdas como a nosotros nos parecen ciertas cosas de la teoría cuantica. El formalismo de los axiomas nos permite asomarnos un poco más allá de nuestros sentidos.

    SergioA, ah claro, todos tenemos intuiciones más o menos parecidas, lo que no quiere decir nada sobre si son ciertas o no. Ese es el punto importante.

    Sergio M, yo no creo que exista ordenamiento natural de ninguna clase, me parece más una ilusión creada por el lenguaje y los razonamientos. A propósito de eso hay un asunto muy interesante con los números trascendentales, como el número "pi" (3.14159...) que es uno de los pocos lugares donde se puede encontrar una secuencia realmente aleatoria y al parecer infinita, algún día pondré algo sobre eso.

    De filosofía entiendo muy poco porque -como escribí hace tiempo- jamás he podido leer un libro de esos completo, parece que la enfermedad profesional de los filósofos es la redacción árida y enredada y como mi capacidad de concentración se asemeja a la de un pez...

    Lo trascendental no me preocupa mucho, me imagino que cuando me muera se termina todo y si no es así, bueno, entonces ya veremos. Por mientras a disfrutar el momento nomás.

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  6. Ah si, lo de la maldita palabra de verificación. Pero si no la pongo los comentarios se me llenan de spam, ¡estoy en la mira de los spammers!

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  7. Tomás:

    Haciendo abstracción de mil cosas lateras, yo creo que lo filosófico se ocupa de explicar inteligiblemente...

    Un filósofo habla de algo y lo desmenuza con palabras que se entiendan, para que uno quede en posesión de cierto lenguaje y cierta ilusión de comprensión...

    Pero a mi parecer la filosofía sin el cierre o remate o capacidad de síntesis de la poesía no sirve de mucho...

    Los filósofos profesionales que me ha tocado conocer en persona me da la impresión que están engrupidos con un aire y estilo donde se entrampan solos...

    Y citan a otros filósofos; es como que para diseñar en arquitectura estuviera obligado a citar a otros colegas anteriores famosos, así como para darme autoridad (esto, literalmente no tiene otro calificativo que mierda y sebo o “tumor de la ciencia inyectada en la filosofía + la inseguridad del lenguaje + las ansias de sentirse "teniendo la razón" “).

    Ella, la filosofía, no se siente capaz de medirse por sí misma (excepto Heidegger, de entre los que ubico) y se pone a demostrar sus dichos apoyándose en otros autores anteriores casi como estribillo permanente; "como decía Platón", como decia "Chukrutsberger" ".

    Los filósofos profesionales se sienten obligados a acometer las cosas según un patrón odioso y turbio del cual, si se salen, se quedan fuera de su profesión...

    Hay unos expertos en Heidegger que son "Jaidegueritos" perpetuos...

    Y dele con el Dasaein, y dele y dele en entramparse en léxicos asimilados al gran maestro...

    Y se tuercen en sus dichos como él, y dele y dele.

    Saludos.

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  8. Ah Sergio, creo que tocas varios temas interesantes. Si el propósito de la filosofía es explicar algo inteligiblemente creo que la mayoría de los filósofos no lo hacen muy bien. Desde el punto de vista literario y argumentativo creo que es una tortura leer la mayoría de esos libros, no porque digan cosas demasiado complejas sino por lo mal que las describen -caso emblemático Maturana- que puede que sea muy bueno en lo suyo (quien sabe) pero es un retardado en cuanto a redacción y claridad.

    Los argumentos de autoridad son el gran vicio de las ciencias sociales en general, yo creo que es un complejo que les viene de tratar de aplicar o dar "valor científico" a lo que escriben, sin entender mucho lo que es la ciencia ni su método. Cualquier discusión en ciencias sociales se desvía muy temprano del intercambio de ideas propias a un desfile de citas y nombres ilustres, que son mostrados como prueba de verdad de lo que sea, es muy divertido pero mata absolutamente el pensamiento original.

    Estoy completamente de acuerdo en que los de ciencias sociales deberían sacarse ese complejo cientificista de encima y apelar mucho más a la poesía, la estética o la ideología, que al final son el origen de todo por más que lo disfrazen de rigurosos razonamientos llenos de lógica.

    Fíjate que es curioso, justo cuando la ciencia viene de vuelta del positivismo y se fija en simetrías e incertidumbre, las ciencias sociales intentan parecer cada vez más positivas, cuando en realidad son opinología camuflada nomás, tal como todo el conocimeinto.

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  9. "Argumentar"; esa podría ser la palabra clave...

    Uno argumenta y expone los fundamentos o motivos o causas aparentes o subjetivas o mentirosas o tincadas, o iluminaciones en relación a lo que se afirma, pero "demostrar" ¿y con palabras?; [Risa de loco] Jajajajajajaja...

    Eso es ridículo entre adultos del siglo XXI ¿"demostrar" con palabras elásticas, fofas, multidireccionales...?; es absurdo, ridículo, ignorante, copión, patéticamente cientificista, etc, etc, etc.

    Los filósofos que deseen demostrar algo, que mejor se dediquen a las matemáticas, pero que se olviden de Dios, el mundo, el Universo, el destino, la fatalidad , el amor, lo trascendente, la inmortalidad, el alma, el espíritu, etc, etc, etc.

    Yo los encuentro tontorrones; se hunden en libros, y se lavan de su originalidad, de su verbo, de su impronta, de su "estilacho", de su manera, de aquello que los hace irremplazables, y se ponen abrigos pesados, boina, se dejan barbita y fuman pipa (estereotipando)o, en general, se manejan desaseados para mostar que "su reino no es de este mundo pedestre"...

    Yo los encuentro tan huecos y faranduleros como Arenita, Karol dance y Faloon.

    Olvidé felicitarte por este post; está bien didáctico y bien redactado...

    Les has demostrado al mundo muchas cosas...

    :-)

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  10. jaja me faltó poner QED entonces!

    Bueno, tu sabes que la retórica -arte de argumentar y persuadir- era considerado uno de los conocimientos más importantes y valiosos en la antiguedad, los sofistas no andaban tan perdidos cuando decían que da lo mismo lo que uno diga siempre y cuando lo diga bonito, de corrido y en estrofas bien formadas.

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  11. A propósito de lo que hacía notar Ulschmidt de por que escogemos ciertos axiomas y no otros como si fueran cosas "que están ahí" una es por que nos ponemos nosotros mismos comomedida de todas las cosas (principio antropico) lo que no es malo porque mal que mal lo que queremosconocer es lo que nos afecta personalmente, desde nuestro punto de vista. Esa preferencia antrópica nos lleva también a aceptar el subjetivismo y la incerteza de cualquier clase de conocimiento, lo trascendente no nos sirve mucho, lo que necesitamos conocer en cambio son esas cosas que nos afectan de manera directa por eso nuestro conocimiento difícilmente podrá ser seguro u objetivo. Un punto más para la incertidumbre.

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  12. Hay cosas como la identidad de Euler:

    e^{i \pi} + 1 = 0

    donde se enlazan los números mas importantes de las matematicas, Pi, la base de los neperianos, el imaginario, el cero, el uno, todos ellos desarrollados en tiempos y ramas distintas de las matematicas, y resulta que se relacionan como mágicamente! Eso no pasa si sólo estas jugando con unos axiomas caprichosos.
    Cuesta creer que las matemáticas no son la realidad o un subyacente profundo de la realidad

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  13. Ah yo discrepo Ulschmidt, por supuesto que si pasa, las casualidades maravillosas no tienen nada de raro, son completamente normales y esperables dentor de un sistema de azar perfecto.

    Leía anoche que si codificamos en alfabeto dando, por ejemplo, a cada letra un número, y si consideramos que el número pi tiene una serie infinita perfectamente aleatoria, entonces podríamos encontrar dentro de sus secuencias a todo el Quijote de la Mancha y a todo lo que se ha escrito, inclusive esto que estamos escribiendo ahora ¿que tiene de raro entonces la coincidencia de la identidad de euler?

    En estos días comoe stá de moda el rescate de los 33 mineros han aparecido cientos de "presagios" alrededor del número 33, lo que haría pensar facilmente que se trata de un número mágico, o del 11 de septiembre o lo que sea. Bueno, lo de los libros ya lo había notado Borges, no hay nada nuevo bajo el sol parece...

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  14. Además está el razonamiento ese que el universo es una máquina "tan perfecta" que parece imposible que no haya intervenido la inteligencia de Dios, Krishna, Alah o quien sea. No es muy lógico si se piensa con un poco de calma, es otra expresión del principio antropico nomás.

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  15. y la música de las esferas? La Naturaleza nos habla en lingua matemática como decía Galileo. Inclusive ocurrió que ramas de las matemáticas que se desarrollaron por sí mismas, por mera elegancia, creyéndoselas meras evoluciones de la imaginación humana vinieron a ser luego las justas herramientas que necesitaban físicos u otros científicos - los tensores a que recurrió Einstein para la relatividad general por ejemplo.
    Boole, preso, desarrollando por gusto una tonta álgebra en base a unos y ceros en el siglo 18... luego fundamento mismo de la computación!

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  16. Junto con ese problema que se menciona de sacar conclusiones que no corresponden a partir de información estadística, más básico aun creo que es el de falso implica verdadero. De lógica básica, falso implica cualquier cosa. Vi horrores corrigiendo exámenes por esto. Páginas y páginas de basura y se llegaba a un resultado correcto y tenía que evaluarlo "bien" ya que el resultado era correcto. Siempre premiaba mejor al que razonaba bien y podía equivocarse por el camino, pero al que razonaba mal a la guillotina sin atajos.

    Y me acaban a realizar una encuesta de actualidad. Creo que es primera vez que me realizan esta. Muchas de las preguntas iban orientadas a Golborne. Parece que el que se puso con las lucas quiere saber si es adecuado nombrarlo Ministro de la Reconstrucción, o algo así. Opiné que debía seguir en Minería.

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  17. Ulschmidt, antropismo puro, no tiene ninguna lógica creer que lo que a nosotros nos parece armonioso, bello y simétrico sea una propiedad objetiva común para cualquier ente del universo, mucho más probable es que ocurra al revés, que las propiedades que mejor se acomodan a nuestras percepciones nosotros tendemos a encontrarlas perfectas, armónicas y simétricas.

    Además de las armonías existen las desarmonías, la música dodecafónica y todo eso ¿por que preferimos unas y no otras? porque estamos hechos de esa manera, pensamos que lo perfecto es lo que mejor se acomoda a nuestras percepciones.

    El principio de economía en la ciencia (entre varias explicaciones siempre se prefiere la más sencilla, o la más simetrica, la más bella) no tiene ninguna base lógica, aparte de nuestras preferencias. Feynmann creo que fue el primero en ponerlo en duda ¿por que una explicación sencilla es preferible a una complicada? eso solo se explica por nuestra flojera y nuestras propias limitaciones.

    Anónimo, ah,Goldborne es un fenómeno mediático, como la presidenta Bachelet, espero que no sea tan dañino eso si ;D

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  18. hace rato que pasó la vieja, pero no pude resistir escribir sólo para decirte que es uno de los mejores post que te he leído, con una discusión posterior muy buena también. Debe ser porque los humanistas no dejamos de admirar a los que son capaces de decir cosas cocretas...

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  19. Hola Montecristo, es un asunto super curioso esa diferencia entre gente técnica/científica y humanistas, ambos lados tienen sus pifias especialmente cuando les toca manejar lo "de la vereda del frente".

    Los ingenieros por ejemplo somos sumamente limitados en trabajar con problemas difíciles, podemos manejar asuntos complicados sin ningún problema porque nos forman para optimizar y simplificar, pero en las cosas más sutiles, como por ejemplo las relaciones humanas, problemas de comportamiento y cosas así somos por lo general cero a la izquierda.

    Yo lo veo algunos colegas, técnicamente brillantes pero incapaces de llevar una relación correcta con las demás personas, por eso nunca suben en el trabajo porque sirven solo para lo operativo, capataces que lo único que saben es chicotear a los obreros, sin ideas de estrategia ni nada.

    Los humanistas por su lado tambien guatean cuando tratan de aplicar métodos seudo científicos a asuntos que no hay por donde meter ciencia, porque son puro arte, ahi dicen "está estadística mente comprobado" y entonces me baja el indio jaja!

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  20. Gracias por la referencia.
    Me viene, además, cómo anillo al dedo, porque estoy haciendo mi tesis doctoral (en lingüística) y es lesera que la gente cree estar "demostrando" cosas por puro que encontró comprobaciones estadísticas (y muchas de ellas, para colmo, mal aplicadas).
    Gracias de nuevo y saludos de esos cordiales.

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  21. Ah Daniel que envidia, la linguistica debería ser la madre de todas las ciencias, dudo de casi cualquier cosa menos de las palabras, creo que son lo único que puede que exista.

    A mi me revientan esas "demostraciones estadísticas" claro que la estadística es una herramienta maravillosa porque todo tiene valores de probabilidad.

    No tiene nada malo usar la estadística si se usan bien los fundamentos: el azar, el estudio de las frecuencias y todo eso. Lo malo es -por lo que he visto- que hay mucha gente que son capos en operatoria, pueden hacer cálculos, demostraciones y desarrollar modelos super complicados pero no comprenden las bases de lo que están trabajando.

    ¡Suerte en la tesis, si la envidia fuera tiña ya estaría pelado!

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