segunda-feira, 14 de fevereiro de 2011

Porque não Há Prêmio Nobel em Matemática?




A. Nobel (1833-1896) foi um cientista sueco que criou a fundação que anualmente premia cientistas de várias áreas do conhecimento como Física, Química, Medicina, Literatura, etc... Porque não existe um Prémio Nobel em Matemática, muitos pensam erradamente que não existe pesquisa atualmente nesta área. A. Nobel foi abandonado pela sua primeira namorada, a qual veio a casar com um dos mais brilhantes matemáticos da sua época. Se o Prêmio Nobel cobrisse a área da Matemática, muito provavelmente o tal matemático iria mais cedo ou mais tarde recebê-lo. Talvez seja essa a explicação para a omissão da Matemática entre as áreas cobertas pelo Prêmio Nobel. O Prêmio correspondente ao Prêmio Nobel, na área da Matemática é a Medalha Fields que é outorgada pela "International Mathematical Union" de 4 em 4 anos. Este Prêmio só é atribuido a matemáticos que tenham menos de 40 anos de idade.
Os Prêmio atribuídos pela academia sueca mostram ao "grande público" a vitalidade das áreas por eles destacadas. Como não existe Nobel da Matemática, muitos pensam que a investigação em matemática não existe, que já não há mais nada a descobrir. A Matemática é uma Ciência viva e um intenso trabalho de investigação é desenvolvido hoje em dia nesta área. O matemático A. Odlyzko do "AT&T Bell Laboratories" afirmou: nos últimos trinta anos a quantidade de páginas escritas de trabalhos publicados em Matemática é maior do que o número de páginas escritas sobre Matemática desde a Grécia antiga até à trinta anos atrás. Muitas razões concorrem para o desconhecimento do cidadão comum a respeito do desenvolvimento da pesquisa em Matemática. A primeira delas é que pela sua própria natureza, um resultado matemático usa outros resultados anteriores e assim por diante de tal forma que é difícil descrever para um cidadão que não conheça a Matemática superior, a importância dos resultados obtidos pelos matemáticos atuais. Sendo assim o cidadão comum não tem em geral conhecimento da pesquisa em Matemática atual. Convém também lembrar que a Matemática que se aprende hoje no secundário e no ensino superior, e que se aplica numa enorme quantidade de situações práticas, foi considerada pesquisa Matemática algum tempo atrás.
Segundo outros, a explicação é a seguinte...
Todos os anos são atribuídos seis Prêmio Nobel, um em cada uma das seguintes categorias: Literatura, Física, Química, Paz, Economia, e Psicologia e Medicina. Estranhamente, a Matemática está fora desta lista! A razão desta distinta ausência tem sido objeto de muitas especulações, algumas das quais serão apresentadas a seguir. Uma das mais comuns - e infundadas – razões de Nobel ter decidido não atribuir um prémio à Matemática tem a ver com uma mulher a quem ele se terá declarado para que fosse sua esposa ou amante. Ela tê-lo-ia recusado em detrimento de um matemático famoso (ou tê-lo-ia traído com este). Gosta Mittag-Leffler é muitas vezes indicado como sendo a parte culposa. Não há evidências históricas que apóiem tal afirmação. Em primeiro lugar, o Sr. Nobel nunca casou e além disso há motivos mais credíveis para não haver Prêmio Nobel para a Matemática. Talvez o mais válido entre eles seja o simples fato de
ele não dar muita importância à Matemática e de esta não ser considerada uma ciência prática da qual a humanidade pudesse beneficiar (o principal motivo da criação da Fundação Nobel). Mas há aqui outros fatos relevantes: 1. Nobel nunca casou, portanto não há "esposa". Ele teve realmente uma amante, uma vienense chamada Sophie Hess. 2. Gosta Mittag-Leffler foi um matemático importante na Suécia nos finais do século XIX, princípios do século XX. Foi o fundador do jornal Acta Mathematica, desempenhou um papel importante na carreira de Sonya Kovalevskaya e chegou a estar à frente da Stockholm Hogskola, precursora da Universidade de Estocolmo. Contudo, parece altamente improvável que ele tivesse sido um grande candidato para um Prêmio Nobel da Matemática se o houvesse – até porque havia, na mesma época, matemáticos como Poincaré e Hilbert. 3. Não há evidências de que Mittag-Leffler tivesse muito contacto com Alfred Nobel (que morou em Paris nos últimos tempos da sua vida) e muito menos que houvesse inimizade entre eles por qualquer razão. Pelo contrário, perto do final da vida de Nobel, Mittag-Leffler esteve envolvido em negociações diplomáticas para tentar persuadi-lo a legar parte da sua fortuna à Hogskola. É difícil de acreditar que ele o tivesse tentado se, à priori, existissem problemas entre eles. E parece que, inicialmente, Nobel teve intenção de seguir este conselho. Depois, deve ter-lhe ocorrido a idéia do Prêmio Nobel - para grande desgosto da Hogskola (para não falar no dos parentes de Nobel e da senhora Hess). De acordo com um interessante estudo de Elisabeth Crawford, "O começo da Instituição Nobel", Cambridge Univ. Press, 1984, paginas 52-53: "Apesar de não se saber como é que os responsáveis de Hogskola acreditaram que uma grande doação estaria para chegar, esta era realmente a expectativa, e a desilusão foi enorme quando se anunciou em 1897 que Hogskola tinha sido deixada de fora do Testamento final de Nobel em 1895. Seguiram-se recriminações com Pettersson e Arrhenius (rivais acadêmicos de Mittag-Leffler na Administração de Hogskola) a divulgarem que a antipatia de Nobel por Mittag-Leffler tinha terminado no que eles chamaram o "Nobel com Asas" 4. Uma última especulação é do foro psicológico: será que Nobel, ao escrever o seu Testamento, presumivelmente repleto de grande benevolência para com a humanidade, se teria permitido a este ato de má vontade, só para distorcer os seus planos idealistas para o monumento que ele iria deixar? Nobel, inventor e industrial, não criou um prêmio para a Matemática simplesmente porque não se interessava por ciências teóricas. O seu testamento falava de prêmios para aquelas "invenções e descobertas" de grande benefício prático para a humanidade. Contudo, a versão das rivalidades por causa de uma mulher é, obviamente, muito mais divertida e, por isso, irá continuar a transmitir-se. Nota: Para não ficarem fora da festa dos Grandes Prêmios, os matemáticos do mundo decidiram lutar. No Congresso Internacional de Matemáticos (ICM) realizado em Toronto (Canadá), em 1924, foi decidido que em cada nova sessão do Congresso seriam atribuídas duas medalhas de ouro para reconhecer grandes feitos matemáticos.
Segue a imagem da Medalha Fields e o quê está escrito nela:


A medalha Fields foi desenhada pelo escultor canadense Robert Tait McKenzie. Traz numa das faces a efígie de Arquimedes, seu nome (em grego) e a inscrição (em latim) TRANSIRE SUUM PECTUS MUNDOQUE POTIRI, que significa "Superar os limites da inteligencia e conquistar o universo" Na outra face aparece o desenho de uma esfera inscrita em um cilindro com a frase (novamente em latim): CONGREGATI EX TOTO ORBE MATHEMATICI OB SCRIPTA INSIGNIA TRIBUERE, que significa "Matemáticos de todo o mundo reunidos prestam homenagem por obras notáveis". O desenho da esfera inscrita em um cilindro lembra o famoso resultado de Arquimedes que estabelece que, nessas condições, o volume da esfera é 2/3 do volume do cilindro, assim como a área da esfera é 2/3 da área do cilindro.




terça-feira, 1 de fevereiro de 2011

Introdução:

Na matemática, \scriptstyle{\pi} é uma proporção numérica originada da relação entre as grandezas do perímetro de uma circunferência e seu diâmetro; por outras palavras, se uma circunferência tem perímetro \scriptstyle p e diâmetro \scriptstyle d, então aquele número é igual a \scriptstyle p/d. É representado pela letra grega π. A letra grega π (lê-se: pi), foi adotada para o número a partir da palavra grega para perímetro, "περίμετρος", provavelmente por William Jones em 1706, e popularizada por Leonhard Euler alguns anos mais tarde. Outros nomes para esta constante são constante circular, constante de Arquimedes ou número de Ludolph.


Notação

Os primeiros a utilizarem a letra grega \scriptstyle{\pi} foram os matemáticos ingleses, mas para designar a circunferência de um círculo. O primeiro a utilizar definição atual foi William Jones. Entretanto foi só após Leonhard Euler utilizá-la que houve aceitação da notação pela comunidade científica.

Valor de π

O valor de π pertence aos números irracionais. Para a maioria dos cálculos simples é comum aproximar π por 3,14. Uma boa parte das calculadoras científicas de 8 dígitos aproxima π por 3,1415927. Para cálculos mais precisos pode-se utilizar \pi \cong 3,1415926535897932384626433832795 com 31 casas decimais. Para cálculos ainda mais precisos pode-se obter aproximações de π através de algoritmos computacionais.

Aproximações para π

Desde a Antiguidade, foram encontradas várias aproximações de π para o cálculo da área do círculo. Entre os egípcios, por exemplo no papiro de Ahmes, o valor atribuído a π seria \scriptstyle \left ( \frac{4}{3} \right )^4, embora também seja encontrado o valor \scriptstyle 3 \frac{1}{6}. Na Bíblia (1 Reis 7:23) é possível encontrar que os hebreus utilizavam o valor 3 como aproximação de π . Entre os babilônios, era comum o uso do valor 3 para calcular a área do círculo, apesar de o valor \scriptstyle 3 \frac{1}{8} já ser conhecido como aproximação.

Métodos de cálculo

Existem muitas formas de se obter o valor exato de π e alguns métodos aproximados. Consideramos que [[π]] é um número irracional e transcendente, de forma que os métodos de cálculo sempre envolvem aproximações, aproximações sucessivas e/ou séries infinitas de somas, multiplicações e divisões.

Método clássico para o cálculo de π

Método do clássico para o cálculo de π

A primeira tentativa rigorosa de encontrar π deve-se a um dos mais conhecidos matemáticos da Antigüidade, Arquimedes. Pela construção de polígonos inscrito e circunscrito de 96 lados encontrou que pi seria entre um valor entre 223/71 e 22/7, ou seja, estaria aproximadamente entre 3,1408 e 3,1429. Tal método é o chamado método clássico para cálculo de pi.

Ptolomeu, que viveu em Alexandria aproximadamente no século III d.C., calculou pi tomando por base um polígono de 720 lados inscrito numa circunferência de 60 unidades de raio. Seu valor foi aproximadamente 3,1416. Considerando o que sabemos atualmente, sua aproximação foi bem melhor que a de Arquimedes.

A "busca" pelo valor de π chegou até à China, onde Liu Hui, um copiador de livros, conseguiu obter o valor 3,14159 com um polígono de 3.072 lados. Mas só no final do século V que o matemático Tsu Ch'ung-chih chegou a uma aproximação melhor: entre 3,1415926 e 3,1415927.

Nesta mesma época, o matemático hindu Aryabhata deixou registrado em versos num livro a seguinte afirmação: "Some-se 4 a 100, multiplique-se por 8 e some-se 62.000. O resultado é aproximadamente uma circunferência de diâmetro 20.000".

Analisando matematicamente e considerando a equação citada anteriormente de c = \pi \cdot d:

(4 + 100) \cdot 8 + 62000 \approx \pi \cdot 20000 \Rightarrow
104 \cdot 8 + 62000 \approx \pi \cdot 20000 \Rightarrow
832 + 62000 \approx \pi \cdot 20000 \Rightarrow
62832 \approx \pi \cdot 20000 \Rightarrow
{62832 \over 20000} \approx \pi

O valor de π, portanto, seria 3,1416. Obviamente, quanto maior o número de casas decimais, melhor a aproximação do valor real de pi. Mas devemos considerar que, na época, isso não era algo fácil de se calcular.

O maior cálculo de casas decimais até o século XV foi 3,1415926535897932 feito pelo matemático árabe al-Kashi. O matemático holandês Ludolph van Ceulen, no final do século XVI, calculou um valor de π com 35 casas decimais, começando com um polígono de 15 lados, dobrando o número de lados 37 vezes, e, logo em seguida, aumentando o número de lados. Por curiosidade, a sua esposa mandou gravar no seu túmulo o valor de π com as supracitadas 35 casas decimais.

Hoje em dia é relativamente mais fácil, com os computadores modernos que calculam até bilhões de casas decimais para π.

Uma aproximação de π que apresenta diferença de aproximadamente 2,7e-7 é a seguinte:

{355 \over 113} \approx \pi

Próxima postagem trarei outras maneiras de desenvolver o Número Pí.


A grandiosa Constante Pí, Número irracional ou Transcedente.

Introdução:

Na matemática, \scriptstyle{\pi} é uma proporção numérica originada da relação entre as grandezas do perímetro de uma circunferência e seu diâmetro; por outras palavras, se uma circunferência tem perímetro \scriptstyle p e diâmetro \scriptstyle d, então aquele número é igual a \scriptstyle p/d. É representado pela letra grega π. A letra grega π (lê-se: pi), foi adotada para o número a partir da palavra grega para perímetro, "περίμετρος", provavelmente por William Jones em 1706, e popularizada por Leonhard Euler alguns anos mais tarde. Outros nomes para esta constante são constante circular, constante de Arquimedes ou número de Ludolph.


Notação

Os primeiros a utilizarem a letra grega \scriptstyle{\pi} foram os matemáticos ingleses, mas para designar a circunferência de um círculo. O primeiro a utilizar definição atual foi William Jones. Entretanto foi só após Leonhard Euler utilizá-la que houve aceitação da notação pela comunidade científica.

Valor de π

O valor de π pertence aos números irracionais. Para a maioria dos cálculos simples é comum aproximar π por 3,14. Uma boa parte das calculadoras científicas de 8 dígitos aproxima π por 3,1415927. Para cálculos mais precisos pode-se utilizar \pi \cong 3,1415926535897932384626433832795 com 31 casas decimais. Para cálculos ainda mais precisos pode-se obter aproximações de π através de algoritmos computacionais.

Aproximações para π

Desde a Antiguidade, foram encontradas várias aproximações de π para o cálculo da área do círculo. Entre os egípcios, por exemplo no papiro de Ahmes, o valor atribuído a π seria \scriptstyle \left ( \frac{4}{3} \right )^4, embora também seja encontrado o valor \scriptstyle 3 \frac{1}{6}. Na Bíblia (1 Reis 7:23) é possível encontrar que os hebreus utilizavam o valor 3 como aproximação de π . Entre os babilônios, era comum o uso do valor 3 para calcular a área do círculo, apesar de o valor \scriptstyle 3 \frac{1}{8} já ser conhecido como aproximação.

Métodos de cálculo

Existem muitas formas de se obter o valor exato de π e alguns métodos aproximados. Consideramos que [[π]] é um número irracional e transcendente, de forma que os métodos de cálculo sempre envolvem aproximações, aproximações sucessivas e/ou séries infinitas de somas, multiplicações e divisões.

Método clássico para o cálculo de π

Método do clássico para o cálculo de π

A primeira tentativa rigorosa de encontrar π deve-se a um dos mais conhecidos matemáticos da Antigüidade, Arquimedes. Pela construção de polígonos inscrito e circunscrito de 96 lados encontrou que pi seria entre um valor entre 223/71 e 22/7, ou seja, estaria aproximadamente entre 3,1408 e 3,1429. Tal método é o chamado método clássico para cálculo de pi.

Ptolomeu, que viveu em Alexandria aproximadamente no século III d.C., calculou pi tomando por base um polígono de 720 lados inscrito numa circunferência de 60 unidades de raio. Seu valor foi aproximadamente 3,1416. Considerando o que sabemos atualmente, sua aproximação foi bem melhor que a de Arquimedes.

A "busca" pelo valor de π chegou até à China, onde Liu Hui, um copiador de livros, conseguiu obter o valor 3,14159 com um polígono de 3.072 lados. Mas só no final do século V que o matemático Tsu Ch'ung-chih chegou a uma aproximação melhor: entre 3,1415926 e 3,1415927.

Nesta mesma época, o matemático hindu Aryabhata deixou registrado em versos num livro a seguinte afirmação: "Some-se 4 a 100, multiplique-se por 8 e some-se 62.000. O resultado é aproximadamente uma circunferência de diâmetro 20.000".

Analisando matematicamente e considerando a equação citada anteriormente de c = \pi \cdot d:

(4 + 100) \cdot 8 + 62000 \approx \pi \cdot 20000 \Rightarrow
104 \cdot 8 + 62000 \approx \pi \cdot 20000 \Rightarrow
832 + 62000 \approx \pi \cdot 20000 \Rightarrow
62832 \approx \pi \cdot 20000 \Rightarrow
{62832 \over 20000} \approx \pi

O valor de π, portanto, seria 3,1416. Obviamente, quanto maior o número de casas decimais, melhor a aproximação do valor real de pi. Mas devemos considerar que, na época, isso não era algo fácil de se calcular.

O maior cálculo de casas decimais até o século XV foi 3,1415926535897932 feito pelo matemático árabe al-Kashi. O matemático holandês Ludolph van Ceulen, no final do século XVI, calculou um valor de π com 35 casas decimais, começando com um polígono de 15 lados, dobrando o número de lados 37 vezes, e, logo em seguida, aumentando o número de lados. Por curiosidade, a sua esposa mandou gravar no seu túmulo o valor de π com as supracitadas 35 casas decimais.

Hoje em dia é relativamente mais fácil, com os computadores modernos que calculam até bilhões de casas decimais para π.

Uma aproximação de π que apresenta diferença de aproximadamente 2,7e-7 é a seguinte:

{355 \over 113} \approx \pi

Próxima postagem trarei outras maneiras de desenvolver o Número Pí.