Thursday, March 8, 2018

El sistema maya

          El fundamento de la matemática maya era su sistema vigesimal. Sus números ancianos dependían del valor posicional, como nuestro sistema hindú-árabe. Es útil repasar este concepto con los números familiares antes de aprender sobre los de los mayas. Ve a la página El sistema hindú-árabe para repasar los números decimales.
          El sistema maya contaba con el valor posicional, pero sus valores estaban basados en el base 20 en vez de 10. Probablemente, la selección del veinte estaba relacionado con el número combinado de los dígitos humanos. Este sistema vigesimal funcionaba como el sistema decimal en la mayor parte, pero había algunas diferencias entre los dos.
          Primero, el sistema maya no tenía veinte signos diferentes; en vez de eso, los mayas solamente usaban tres símbolos: un por el cero, un por el uno y un por el cinco. El signo por el cero era usualmente un tipo de concha, aunque a veces usaban otros símbolos como una cabeza por el cero. El signo por el uno era un punto, que representaba una piedra. Finalmente, el signo por el cinco era una raya larga, que representaba un palo. Este valor probablemente estaba relacionado con el número de los dedos de una mano. Los tres signos están arriba. De esta manera, todos los signos mayas estaban basados en algunos objetos de su medio ambiente. Combinaron estos símbolos para crear todos los números entre el cero y el diecinueve. Los dígitos mayas están abajo, excepto el cero.
          Formaban los dígitos con los tres signos por sumar los valores de los símbolos. Por ejemplo, se representaba el número 13 con dos rayas y tres puntos de este modo:
          Simplificaban los dígitos por reemplazar cinco puntos con una raya. De este modo, cada dígito entre el cero y el diecinueve podía ser representado únicamente. Estas veinte representaciones funcionaban como nuestros dígitos.                      
          Próximo, los mayas usaban el valor posicional de una manera diferente de nosotros. Se expresaban los números de abajo arriba, así que la posición con el valor más pequeño se ubicaba en el pie del número. Aparte de eso y del base 20, el sistema maya seguía la misma idea como el sistema decimal. Un ejemplo aparece abajo a la izquierda.
          Este número tiene tres dígitos; de abajo arriba, éstos son 0, 17 y 2. Empezamos en el dígito más abajo y lo multiplicamos por el valor de esta posición, que es uno en la primera posición. Entonces, sumamos este resultado con nuestra suma hasta ahora, que es inicialmente el cero. En este caso, no sumamos nada con este dígito porque es cero, así que nuestra suma permanece cero. Entonces, avanzamos al próximo dígito más arriba; en nuestro caso, es diecisiete. Multiplicamos otra vez, con el valor posicional, pero esta vez el valor posicional es el veinte, así que llegamos al valor de 340. Entonces, la suma es 340, y de alguna manera similar, obtenemos un resultado de 1140 en nuestro sistema decimal. Es importante recordar que, para los mayas, los valores posicionales son los exponentes del veinte; este fenómeno ocurre por el base 20. De esta forma, podemos calcular algún número representado con los dígitos mayas de las conchas, los puntos y las rayas.
          Otra vista matemática de esto usa los exponentes directamente:
                                                
          El exponente del veinte aumenta de abajo arriba, que resulta en los valores posicionales como uno, veinte, 400 y 8000. Estos valores corresponden a uno, diez, 100 y 1000 en nuestro sistema. Por eso, desde el punto de vista del panorama general, el sistema de los mayas y el de los hindús son muy similares; solamente difieren en el base, los símbolos específicos y el orden de los dígitos.
          Puedes leer más de la historia maya y de sus números en este enlace:

El sistema hindú-árabe

          Nuestro sistema originó en India, y llegó al mundo occidental por los imperios árabes. Usamos el base 10; hay diez símbolos para representar 10 dígitos diferentes. Casi claramente, la selección del diez estaba relacionada con el número de los dedos humanos. Los diez signos son los dígitos comunes, como 0, 3 y 9. En el sistema, la posición de los dígitos determina el valor; este concepto era distinto de muchos números tempranos como los de los romanos. Esencialmente, cada posición tiene su propio valor, que aumenta exponencialmente desde la derecha hasta la izquierda. Por ejemplo, la posición de la extrema derecha tiene un valor de uno y la próxima posición a la derecha tiene un valor de diez. Puedes ver esta situación a la derecha.
          En la imagen, podemos ver el valor del dígito 3 en tres posiciones distintas, y este mismo dígito tiene un valor diferente en cada posición. Por ejemplo, el primero desde la derecha vale tres, pero el último vale 300; estos valores son resultados de sus posiciones. Esta diferencia es el base de los sistemas posicionales.
          Otra vista del valor del número aparece en esta ecuación:
          En la ecuación, empezamos con el dígito de la extrema derecha y lo multiplicamos por el base 10 elevado al exponente de su posición, que es inicialmente cero. Este resultado es el valor de este dígito, y sumamos este número con nuestra suma hasta ahora, que es cero al principio. Después, nuestra suma es tres, y entonces repetimos este proceso con el proximo dígito a la izquierda hasta que no haya más dígitos. La posición del dígito aumenta en incrementos de uno durante cada paso. De esta manera, obtenemos un valor de 333 de este número, como anticiparíamos.
         En este sistema, el uso del cero como un parámetro de sustitución es importante. Porque el valor del dígito depende de la posición, el marcador de las posiciones no importantes juega un papel crucial. Sin usar el cero para marcar los dígitos sin una contribución a la suma, sería imposible distinguir entre algunos números. Por ejemplo, con el cero, los números 801 and 81 claramente son diferentes, pero, sin el cero, no hay una diferencia entre los dos. En ese caso, 801 pueden ser escrito como 8 1 o 8  1 o aún 81, y por eso, no es fácil interpretar los números sin el cero. Generalmente, el uso del cero de este modo provee una manera fácil y normalizada para representar todos los números, así que es un concepto importante en el campo matemático.
          Puedes leer un poco más sobre el sistema decimal en este enlace:

El significado histórico del sistema maya


          Había tres hechos interesantes del sistema maya. Es útil comparar su sistema con el de los babilonios, que usaban el base 60. Sus dígitos están a la derecha.
          1. La civilización maya era la segunda usar el concepto del valor posicional, tras la civilización babilonia. Los babilonios usaban un sistema sexagesimal con dos símbolos principales, que no aparecían naturales. Los mayas eran los primeros usar el base 20, y eran los únicos usar símbolos de la naturaleza como sus dígitos. Por eso, es más fácil entender el sistema maya que el de los babilonios. Nuestro sistema hindú-árabe, que también usa este concepto, fue desarrollado en India tras ambas civilizaciones mencionadas aquí.
          2. Los mayas eran los primeros usar el concepto del cero como más de un parámetro de sustitución. Los babilonios con el base 60 tenía un símbolo reservado por un marcador de posición, pero nunca usaban el cero fuera del esto. Por otro lado, los mayas tenían su concha por el parámetro de sustitución, pero también entendían lo que su concha representaba. Calculaban muchos números usando el cero, que les permitían hacer las calculaciones avanzadas de la astronomía. Mientras su conocimiento del cero no era tan completo como el de hoy, el uso maya de este concepto fundamental era un gran paso adelante en el desarrollo matemático humano.
          3. En el mundo hoy, no usamos el sistema matemático maya, casi en la totalidad. Porque los españoles querían “civilizar” a los indígenas mesoamericanos, destruyeron la mayoría de los vestigios de la civilización maya. Por eso, aun en México, solamente unas pocas personas usan el sistema maya. Este sistema tenía sus beneficios como sus tres signos y el aspecto visual de éstos, así que, de algunas maneras, es una lástima en la actualidad que no usemos su sistema. Por otro lado, el sistema babilonio todavía aparece en nuestra cultura, especialmente en los conceptos del tiempo y de la geometría. Por ejemplo, en el tiempo, las unidades más largas que el segundo son basadas en los poderes del base 60, que es un resultado de sus origines babilonios. Similarmente, las sumas de los ángulos en las formas son múltiples del 60, que es otra vez de los babilonios. Por consiguiente, es claro que el sistema babilonio nos afecta hoy, a diferencia del de los mayas.
          Puedes leer más sobre el sistema babilonio en este enlace: http://www.math.ucdenver.edu/~jloats/Student%20pdfs/15_BabylonianNumbers.pdf

Unas variaciones del sistema maya


          Había algunas variaciones del sistema maya. Los académicos no están de acuerdo de la información maya porque muchos datos desaparecieron durante el periodo colonial. Por eso, no hay un consenso sobre los detalles numéricos.
          1. Una idea común en el mundo académico es que los mayas usaban una versión modificada del sistema numérico vigesimal. Esta versión tenía un cambio significativo: el segundo dígito tenía un valor de 18 en vez de 20. En todas las otras partes, el sistema seguía las reglas de un de base 20. Probablemente, este cambio estaba relacionada a la duración de un año (~360 días); habría facilitado escribir los números de sus calendarios. Por eso, algunos académicos declaran que el sistema maya no seguía exactamente el valor posicional.
          Los efectos de este cambio varían, basado en tu punto de vista. Para los astrónomos, era posible que el cambio redujera el esfuerzo escribir los números comunes como 360. Por otro lado, por este cambio, los mayas no podían representar todos los números; por ejemplo, no es posible escribir el número 380 en este sistema modificado porque el valor máximo de los últimos dos dígitos es 361 (19 * 18 + 19 * 1). Por eso, es improbable que los mayas usaban este sistema modificado para hacer todas sus calculaciones. Lo más probable es que los mayas utilizaban cualquiera versión era más fácil para su situación.
          2. Un tipo del sistema maya tenía veinte versiones de las cabezas humanas como sus dígitos. Estas caras están arriba a la derecha. Cada cabeza estaba ornamentada de una manera especializada, así que era posible distinguir entre estos dígitos. Los símbolos eran muy detallados, y era necesaria memorizar todas las caras, así que no sería fácil usar estos números. Probablemente, esta versión era una adaptación temprana de sus números, y eventualmente dejaron de usarla tras la invención del otro sistema mejor. Hoy en día, esta version temprana no aparece a menudo en el campo académico maya, pero era una señal importante del progreso maya de sus números.
          Puedes leer más de las cosas mayas en este enlace: 
https://www.jstor.org/stable/20870802?seq=1#page_scan_tab_contents

Las referencias

“Historical Origin of the Decimal System.” UF: Department of Mechanical and Aerospace Engineering, University of Florida, www2.mae.ufl.edu/~uhk/DECIMAL-SYSTEM.pdf.
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Lee, Cyun. “Mayan Number System Worksheet.” Ibartman.com - the pro math teacher, Ibartman, 13 Oct. 2016, lbartman.com/worksheet/mayan-number-system-worksheet.php.
McNeill, Sheila A. “The Mayan Zeros.” The Mathematics Teacher, vol. 94, no. 7, Oct. 2001, pp. 590–592. EBSCOHost, JSTOR, www.jstor.org/stable/20870802?seq=1#page_scan_tab_contents.
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Reid, Nicole. “Mayan Numerals.” Nicole Reid's Blog, Nicole Reid, nicolereid.blogspot.com/
“"Shift the Place, Shift the Value" - Understanding Adjacent Places in the Base-Ten System.” CPALMS: Where Educators Go for Bright Ideas, CPALMS, www.cpalms.org/Public/PreviewResourceLesson/Preview/28707.
Swanson, Mark. “The Babylonian Number System.” UC Denver: Department of Mathematical and Statistical Sciences, University of Colorado: Denver,    www.math.ucdenver.edu/~jloats/Student%20pdfs/15_BabylonianNumbers.pdf
Webb, Richard. “Nothing.” New Scientist, vol. 212, no. 2839, 19 Nov. 2011, pp. 40–43. EBSCOHost, Academic Search Premier, eds.b.ebscohost.com.proxy.lib.iastate.edu/ehost/detail/detail?vid=7&sid=5141ad3f-f81e-4d07-a6d2-ffaf012cb833%40sessionmgr120&bdata=JnNpdGU9ZWhvc3QtbGl2ZQ%3d%3d#AN=67344382&db=aph.