Cultura
Revista de História e Teoria das Ideias
Vol. 32 | 2013
O surgimento da ciência moderna na Europa
El concepto leibniziano matemático de función en
1673
Una presentación en el contexto de su surgimiento
The Leibnizian mathematical concept of function in 1673. A presentation within
the context of its emergence
Laura E. Herrera Castillo
Edición electrónica
URL: http://journals.openedition.org/cultura/1998
DOI: 10.4000/cultura.1998
ISSN: 2183-2021
Editor
Centro de História da Cultura
Edición impresa
Fecha de publicación: 2 diciembre 2013
Paginación: 127-144
ISSN: 0870-4546
Referencia electrónica
Laura E. Herrera Castillo, « El concepto leibniziano matemático de función en 1673 », Cultura [Online],
Vol. 32 | 2013, posto online no dia 04 fevereiro 2015, consultado a 30 abril 2019. URL : http://
journals.openedition.org/cultura/1998 ; DOI : 10.4000/cultura.1998
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El concepto leibniziano matemático de función en 1673
El concepto leibniziano matemático de
función en 1673
Una presentación en el contexto de su surgimiento
The Leibnizian mathematical concept of function in 1673. A presentation within
the context of its emergence
Laura E. Herrera Castillo
NOTA DEL AUTOR
Este trabajo se ha realizado con el apoyo de los siguientes proyectos de investigación:
Leibniz en español (P09-HUM-15914, Consejería de Ciencia, Innovación y Empresa de la
Junta de Andalucía), Leibniz en español-2 (FFI2010-15914, Ministerio de Ciencia e
Innovación); y la Acción Integrada El surgimiento de la ciencia modena en Europa: G. W. Leibniz
(Ministerios de Ciencia de España y Portugal, AIB2010PT-00167).
Introducción
1
El problema general que convoca esta acción integrada es el de la relación del
pensamiento de G. W. Leibniz con el nacimiento de la ciencia moderna en Europa. Mi
trabajo se circunscribe a la matemática y, en particular, al cálculo, una herramienta suya
que surge gracias a G. W. Leibniz y a I. Newton, y que desde sus comienzos ha tenido una
utilización en las ciencias de la naturaleza. En efecto, con el cálculo quiere llegarse a la
solución de incógnitas que muestran los fenómenos de la naturaleza, para cuya resolución
no bastan las herramientas existentes hasta entonces. Dentro de este marco, el propósito
de mi investigación durante la acción integrada gira en torno de la noción de función en
los escritos de matemática de Leibniz. En este escrito se centra en el manuscrito de agosto
de 1673, De functionibus plagulae quattuor, donde aparece por vez primera en la historia el
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1
El concepto leibniziano matemático de función en 1673
término función en un sentido matemático. A manera de contexto, para llegar a la
exposición de dicho concepto en su lugar específico, en la primera parte del presente
escrito se hace un brevísimo recorrido por la prehistoria del concepto de función.
2
La noción de función en la matemática moderna quiere decir la relación de dependencia
existente entre los elementos de un primer conjunto y elementos bien determinados del
segundo, dado un criterio que permita la relación misma. Así, esta noción es un caso
restringido de la de aplicación; mientras que la noción de función se restringe al caso de
conjuntos de números,1 la aplicación se refiere a conjuntos en general.2 En una función, el
tipo de relación que hay entre los conjuntos es unívoca, de manera que la relación se da
en una sola dirección. Por ejemplo, para una función que define la velocidad de un móvil en
términos de distancia (s) y tiempo (t), en la expresión s = f(t), donde s es función de t, se
muestra que la distancia depende del tiempo. Para cada tiempo, un cuerpo dado recorrerá
una cierta distancia. Pero la expresión no dice en sí misma nada sobre el caso contrario,
es decir, que el tiempo dependa de la distancia.3
3
Son numerosas las dificultades para definir el concepto de función en la matemática
moderna; normalmente se encuentran aproximaciones a una definición tan abstractas
que no llega a especificarse el carácter de la relación funcional, es decir, no se fija por
alguna relación, operación o ley, sino a través de una descripción verbal, gráfica, tabla, o
una regla cinemática.4 Las dificultades se presentan al intentar dar una definición
completa y no circular de función, pues a menudo se la define a través de los conceptos de
correspondencia o relación,y conjunto, pero estos conceptos quedan indefinidos. 5 Hay
diferentes definiciones generales de lo que sea una función, dependiendo de si se la define
desde el punto de vista de la lógica o de la matemática, o del término que quede sin
definir. Cuando se busca reducir a uno el número de conceptos indefinidos, generalmente
se toma el concepto de conjunto. De acuerdo con este modelo de definición, hay una
relación funcional entre los conjuntos de números X e Y si para cada elemento del
conjunto X hay un, y sólo un, elemento de Y que satisfaga el criterio de la relación que los
une.6 Hermann Weyl define la función de la siguiente manera: “Eine Funktion f ist
gegeben, wenn auf irgendeine bestimmte gesetzmäßige Weise jeder reellen Zahl a eine
Zahl b zugeordnet ist […]. Man sagt dann, b sei der Wert der Funktion f für den
Argumentwert a”.7 Así, la función puede entenderse como el resultado de una asignación
unívoca de elementos entre dos conjuntos o, dicho con otras palabras, “a function is a
single-valued binary relation defined on a pair of sets X and Y”. 8
4
Pero una definición como la actual no se encuentra en la matemática del siglo XVII. A este
respecto vale advertir sobre dos dificultades respecto de la pregunta de la que surge el
presente trabajo: por una parte, es posible acercarse al concepto leibniziano de función
buscando determinar si dicho concepto equivale al del cálculo actual; por otra parte, cabe
preguntarse si, en efecto, el concepto de función, central en el cálculo actual, tiene cabida
dentro del modelo de cálculo planteado por Leibniz. Es decir, por una parte es preciso
aclarar si cuando Leibniz utiliza el término functio en sus escritos de matemática quiere
decir lo que queremos decir hoy con él; por la otra, puede plantearse la cuestión de si el
cálculo de Leibniz operaba con funciones, como hoy se las entiende. Si bien ambas
preguntas se relacionan en un estudio sobre el cálculo de Leibniz, en el presente trabajo
es el primer aspecto el que más interesa, por cuanto presentamos aquí lo que Leibniz
entiende por función cuando usa el término en sentido matemático, tomando como
herramienta central para el análisis el manuscrito de agosto de 1673, De functionibus
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2
El concepto leibniziano matemático de función en 1673
plagulae quattuor. Abordemos, pues, la prehistoria del concepto contemporáneo de función
como el camino para comprender dicho concepto leibniziano matemático.
El instinto de funcionalidad de Euclides a Oresme
5
Desde apenas el siglo XIX contamos con una definición del concepto de función bastante
similar a la actual.9 La historia del concepto o, mejor, su prehistoria, se remonta empero
muchos siglos atrás. Si bien sólo desde el siglo XIV se hace un uso consciente de las
funciones y hace falta esperar aún hasta finales del siglo XVII para encontrar, en los
escritos de Leibniz, el término función utilizado en un sentido matemático, algunos
consideran que hay una cierta idea de función o, usando la expresión de E. T. Bell, un
instinto de funcionalidad operando en la aritmética de los antiguos griegos y babilonios.
Puesto que una función puede definirse sucintamente como una tabla o correspondência,
10
en la aritmética de los babilonios se manifiesta el instinto de funcionalidad en el
frecuente uso de tablas para hacer cálculos astronómicos. Por su parte, en la matemática
griega se hace un uso de la teoría de las proporciones, por ejemplo en la resolución de
problemas geométricos. En los Elementos de Euclides, que retoma la teoría de las
proporciones de Eudoxo y la aplica a problemas concretos, hay un uso de las razones con el
que se anticipa claramente una idea temprana de funcionalidad. Así reza la tercera
definición contenida en el libro V de los Elementos: “Una razón es determinada relación
con respecto a su tamaño entre dos magnitudes homogéneas”.11 Tal es el concepto que
sirve de base para resolver problemas geométricos, cuando se considera, por ejemplo, que
dos círculos están entre ellos a razón doble de sus diámetros. Este procedimiento es considerado
por J. Dhombres como un paso decisivo para la posterior concepción de la idea de función,
pues con él se abre un camino evolutivo que continuarán las escuelas cinemáticas
medievales, como se verá a continuación.12
6
El uso de las proporciones en las matemáticas griegas equivale, en cierto modo, al uso
contemporáneo de las ecuaciones como expresión de relaciones funcionales. Sin embargo,
con la teoría de las proporciones se establece una relación de tipo analógico entre los
elementos, mientras que una función pone en relación de dependencia, y no de analogía,
los elementos del dominio con los elementos del codominio. Así, pese al instinto de
funcionalidad que puede leerse en las relaciones entre elementos estudiadas por la
aritmética antigua, no puede decirse que los antiguos griegos y babilonios conocieran y
utilizaran un concepto de función sin darle denominación propia. La matemática griega
carece de una idea general para dependencias funcionales, de una definición o
descripción verbal de algo que pueda identificarse como el reconocimiento de una
función operando, y de términos para denominar esa idea general; carece también de la
concepción de una cantidad en movimiento, un elemento característico del uso de las
funciones entre los siglos XIV y XIX. Es preciso decir entonces, con A. P. Youschkevitch,
que hay una buena distancia entre un instinto de funcionalidad y la percepción de la idea
de función.13
7
La noción de función aparece en el siglo catorce, cuando la matemática empieza a
considerarse como la principal herramienta para estudiar los fenómenos naturales. En
este marco surgen las teorías de las calculaciones o latitudes de las formas, que ofrecen
representaciones abstractas del movimiento, y en ellas se encuentra un acercamiento a la
definición de función por descripciones verbales de sus propiedades específicas o por
gráficas.14 Estas teorías tienen como antecedentes la obra de Roger Bacon 15 y de Thomas
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3
El concepto leibniziano matemático de función en 1673
Bradwardine,16 pero fueron desarrolladas por científicos como Richard Swineshead y
William Heytesbury, en el Merton College; y Nicole Oresme, máximo exponente de la
escuela de París. En el primero, la dirección de trabajo era la cinemática, una ciencia que
estudia el movimiento de objetos sin tener en cuenta sus causas; y en la segunda se
trabajó en una dirección geométrica, llegando incluso a determinar formas gráficas para
los mismos teoremas a los que llegó la escuela inglesa. En estas teorías intentan
cuantificar cualidades, o fenómenos, como el calor, la densidad y la velocidad, tomándolos
como grados de intensidad que pueden variar continuamente dentro de ciertos límites; para
ello, se ayudan de escalas de tamaños cuantificables, a los cuales llevan las intensidades
de las cualidades y de las formas.
8
Un caso particular para el uso de funciones está en lo que se conoce hoy como regla del
Merton College. La regla se expresa en términos de distancia y de tiempo: sostiene que si un
cuerpo se mueve de manera uniformemente diforme – nuestro movimiento
uniformemente acelerado –, entonces la distancia recorrida será la misma que recorrería
otro cuerpo que se moviera durante el mismo tiempo con un movimiento uniforme, cuya
velocidad es igual a la del primer cuerpo exactamente en el punto medio del intervalo de
tiempo. En términos actuales, para un cuerpo con un movimiento uniformemente
acelerado, “la velocidad media será la media aritmética de las velocidades inicial y final”.
17
Nicolás Oresme probó esta regla haciendo uso de herramientas geométricas. Oresme
consideraba que todo lo medible, a excepción de los números, podía imaginarse como
cantidades continuas. Así, para representar el movimiento se toman en cuenta las
variaciones (o intensidades) de cantidades continuas – como la distancia de un punto
móvil en relación con un punto fijo –, a partir de otras cantidades – como el tiempo 18 –.
Esta consideración le permite aproximarse a la determinación de la velocidad valiéndose
de gráficas y de relaciones proporcionales entre tiempos y espacios. De esta manera, en su
adaptación de la regla de Merton Oresme grafica la velocidad total – la relación
proporcional entre los cuerpos en movimento – en el área de un trapecio o de un
triángulo. Partiendo de una línea horizontal cuyos puntos representan los sucesivos
instantes de tiempo, denominados por Oresme longitudes, se traza un segmento
perpendicular, que denomina latitud, que representa la velocidad en un punto dado; en la
figura que se muestra a continuación las líneas verticales corresponden a las latitudes.
Los segmentos limitan con una recta trazada entre el primer punto y el último; si el
movimiento es uniformemente acelerado y parte del reposo, la gráfica resultante será la
de un triángulo rectángulo, como el que se muestra a continuación:
Fuente: Boyer, Historia de la matemática…, p. 339
9
En la regla de Merton se ponen en relación proporcional elementos heterogéneos para
hallar un resultado, como el tiempo, la velocidad y la distancia. Y si la regla de Merton es
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4
El concepto leibniziano matemático de función en 1673
una forma primitiva de ecuación funcional, su graficación a manos de Oresme es “una
sugerencia primitiva de lo que ahora llamamos la representación gráfica de funciones”, 19
pues es una de las primeras gráficas de la relación funcional que vincula el tiempo con la
velocidad.
10
Tanto en los trabajos de la escuela de París como los de Oxford hay un uso consciente de
ideas generales para medir cantidades variables, sean dependientes o independientes;
ideas para las que no se ofrecen definiciones pero para las cuales se dan nombres,
dependiendo de la operación específica. Este es un cierto nivel de abstracción en el que se
juega con la idea de función, pese a que hubiera sido sólo descrita o graficada y no se
hubiera dado un nombre específico para identificarla. Al poner en relación proporcional
elementos y tiempos, en la teoría de las calculaciones o de la latitud de las formas se
encuentra un antecedente importante para el cálculo que más adelante desarrollarán I.
Newton y G. W. Leibniz. Si bien la noción de función que opera aquí no es exactamente el
concepto actual y la idea de relaciones funcionales no se haya desarrollado a través de
mediciones específicas sino que se plantea sólo en principio, esta se acerca mucho más al
concepto actual que los usos aproximados a él que pueden rastrearse en la matemática de
los antiguos griegos y babilonios.
La noción de función en De functionibus plagulae
quattuor
11
La teoría de las calculaciones tuvo una amplia difusión durante los siglos XV, XVI y aún
principios del XVII, una época en la que aún era enseñada en las universidades. Aunque
no tuvo mayores contribuciones durante este periodo, varios de sus rasgos se encuentran
en los desarrollos científicos de Descartes y, posteriormente, de Leibniz y Newton. No
puede asegurarse con certeza que Descartes conociera de primera mano la obra de
Oresme, pero algunos suponen que la conoció a través de I. Beeckman, de quien se sabe
que estudió a fondo los desarrollos de Oresme. Aunque esta relación sea apenas probable,
llama la atención la actitud de Descartes de representar cantidades variables y sus
relaciones a partir de formas geométricas y segmentos de líneas rectas. Durante el siglo
XVI, en general, hay un amplio uso de la geometría como método para resolver problemas
de física. Leibniz, por su parte, era un conocedor y admirador de la obra de Swineshead y
es probable que, por esta razón, heredara algunas de sus preocupaciones, como la
consideración matemática del movimiento que aquél resolvió a través de la cinemática y
que éste desarrolló mucho con su dinámica, al introducir el análisis de las fuerzas. Por
último, Newton perteneció a la escuela inglesa en un tiempo en el que se seguían
impartiendo las teorías de las calculaciones. Es probable, en consecuencia, que en el
contexto intelectual en el que se formó Leibniz hubiera un conocimiento de esta puesta
en relación de tiempo y velocidad, de este instinto de funcionalidad.
12
El nombre de Leibniz tiene un lugar en la prehistoria del concepto de función puesto que
a él le debemos el nombre de función. Sin embargo, no es claro que la palabra tuviera el
mismo sentido que tiene ahora, en la matemática moderna, cuando aparecía en sus
escritos matemáticos. ¿Qué significa, pues, para Leibniz el concepto de función? Durante
los primeros años de la década de 1670 el término aparece utilizado en numerosos de sus
escritos matemáticos como uno de los conceptos del nuevo método: el cálculo. El primer
documento donde el término aparece utilizado en un sentido matemático claro y fijo es el
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5
El concepto leibniziano matemático de función en 1673
manuscrito de agosto de 1673, Methodus tangentium inversa seu de functionibus, recogido en
la edición de la Academia con el título De functionibus plagulae quattuor. 20 Antes de su uso
en el De functionibus, las apariciones del término se reducen a usos generales del mismo,
más cercanos a lo que por él comprendemos en el habla cotidiana que a lo que por él se
entiende en la matemática moderna. Por ejemplo, en los manuscritos Trigonometria
inassignabilium y Triangulum characteristicum ellipsis, ambos de los primeros meses del año
1673, aparece la expresión facere functionem. Con esta expresión o su equivalente facere
officium Leibniz se refiere a formar un fragmento específico en una figura – una tangente,
por ejemplo –, tocar una curva o construir su normal.21 Es preciso señalar que, al utilizar
las expresiones facere officium o facere functionem en los manuscritos de esta época, Leibniz
se refiere a la formación de fragmentos diferentes en cada caso, a varios tipos de
elementos de una curva y, sin embargo, denomina todos los casos como “función”. Que
construir un fragmento, sin importar cuál sea en cada caso, sea una actividad que se
denomina también como hacer una función quiere decir que el término función equivale
más a la acción de construir que a un fragmento específico. En este orden de ideas, el
término no se refiere a un fragmento en particular; antes bien, es sinónimo de la
actividad que un fragmento desempeña, sinónimo del hecho de que un fragmento haga las
veces de tangente, subtangente o subnormal. De ahí que Leibniz utilice indistintamente las
expresiones hacer una función y hacer un oficio. El término función tiene, entonces, en los
manuscritos de 1670 a agosto de 1673 el sentido del habla cotidiana: designa una tarea por
realizar u oficio.
13
En el De functionibus Leibniz se propone encontrar el método inverso de tangentes.
Téngase en cuenta la importancia que para el cálculo de Leibniz tiene el problema
entonces aún vigente sobre la cuadratura del círculo, para cuya solución la geometría no
contaba con herramientas suficientes. Leibniz conocía bien los métodos de exhausción y
las nuevas variantes que durante el Renacimiento y la Modernidad temprana se
ofrecieron, como lo es el método de los indivisibles. A través del estudio de los
infinitamente pequeños, Leibniz quería ofrecer soluciones para los problemas de
cuadraturas, en las que vio una inversión para las tangentes. Este carácter inverso entre
cuadraturas y tangentes tiene a la base el hallazgo de Leibniz del carácter inverso entre
derivadas e integrales. En la solución de los problemas de cuadraturas y tangentes se
recurre al triángulo característico, al que Leibniz dedica numerosos estudios. Es un
manuscrito donde muchas “primeras veces” se dan cita, pues es el lugar donde Leibniz
llega brillantemente a importantes descubrimientos de diverso tipo en torno a su cálculo.
En palabras de Dietrich Mahnke, no es demasiado decir:
dass diese Handschrift bereits alle wichtigen Entdeckungen der werdenden höheren
Analysis, wenn auch z. T. noch im unausgereifen Embryonalzustand, enthält. Denn
der Name und Begriff der Funktion, die Differentialquotienten von beliebiger
Ordnung, der Grundgedanke der allgemeinen Taylorschen Reihe sowie die
speziellen Reihen für √(ax) und √(2ax±x2), die Zurückführung des geometrischen
Tangentenproblems, der Rektifikations- und Quadraturprobleme auf die
Summation unendlicher Reihen, deren Glieder diese Differentiale enthalten, also
die Grundeinteilung des Gesamtgebietes der höheren Analysis in seine beiden
inversen Regionen, den calculus differentialis und calculus summatorius, die
Differential- und Integralrechnung, alles das findet sich in jener wichtigen
Handschrift wenigstens schon keimhaft angedeutet.22
14
El problema específico que el autor trata en su De functionibus es el de hallar las medidas
dependientes de una curva conocida a partir de la ley de variación o progresión de la
misma. Las medidas dependientes son tangentes, subtangentes, normales, secantes, y
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6
El concepto leibniziano matemático de función en 1673
cualesquiera otros fragmentos dependientes de la curva y son denominadas por Leibniz
con el nombre general de funciones. Valga recordar en este punto que uno de los avances
introducidos por Descartes en la historia de la matemática es la idea de que una curva
pueda ser definida por cierta propiedad específica, y que dicha propiedad se mantiene
tanto para la curva en su totalidad como para cada uno de los puntos que la componen.
Así, hay una correspondencia entre las curvas y las ecuaciones con coordenadas en x e y,
de manera tal que para cada curva hay una ecuación específica definida por estas
coordenadas y, a la vez, para cada ecuación – definida por las coordenadas x e y – hay una
curva específica.23 Dando un paso más allá, se da una correspondencia entre, por una
parte, las propiedades algebraicas y analíticas para la ecuación con ciertas coordenadas y,
por otra, las propiedades geométricas de la curva. Así, en una dirección la geometría se
reduce al álgebra y al análisis, pero también, en otra dirección, el análisis puede darse en
términos geométricos. Téngase en cuenta aquí lo que Giusti24 denomina la revolución
cartesiana: con la geometría analítica, la curva deja de ser considerada desde su
construcción y comienza a tratarse desde su expresión algebraica. Al considerar que una
curva es su ecuación, todas las propiedades dependientes de ella deberían desprenderse
también de la ecuación de la curva. Ahora bien, en el tratamiento que Leibniz da al
problema de las tangentes se da un paso más y se reconoce el carácter de inversión entre
los elementos de la curva y la ecuación de la curva misma: si hay una dependencia entre
ambos, podría caminarse en sentido contrario. Así, el problema inverso de las tangentes
consiste en deducir, a la inversa, las medidas basadas en la curva a partir de la ley de la
variación dada. De ahí que el autor haya escogido como título para su manuscrito
Methodus tangentium inversa seu de functionibus. En términos modernos, el problema trata
sobre la solución de ecuaciones diferenciales ordinarias de primer orden. 25
15
Hay una segunda tarea que Leibniz se propone resolver en el mismo manuscrito y que es
de cierta importancia para nuestro estudio del término función: se propone llegar a la
ordenada a partir de la subtangente o la subnormal. Para encontrar la ordenada
correspondiente a una subtangente es menester conocer la relación entre dicha
subtangente y su diferencia con la próxima subtangente conocida, en otras palabras,
encontrar la relación entre la diferencia de las subtangentes y la diferencia de las abscisas
que le son correspondientes; un problema que Leibniz, como Pascal, resuelve utilizando
los infinitamente pequeños.26
16
En este manuscrito, el nombre functio27 es utilizado en relación estrecha con los conceptos
del lugar geométrico, por una parte, y, por la otra, de la serie infinitamente progresiva,
cuyos términos consecutivos resultan de una fórmula general donde se ponen ciertos
valores numéricos uno tras otro – es decir, en una serie – para sus variables indefinidas.
Ambos conceptos se relacionan también con lo que el concepto de función significa en el
contexto de la matemática actual; además, vuelve a aparecer el término en conexión con
el verbo hacer.
17
¿Qué diferencia hay entre el uso que se hace del término función en el De functionibus con
respecto a los manuscritos del verano temprano de 1673, donde ya había aparecido antes
el término? Ahora el término deja de ser considerado desde esa perspectiva general de la
lengua cotidiana, como sinónimo de officium y designando la tarea misma que una parte
realiza con respecto a la curva. El término se refiere ahora a los trozos de líneas mismos, o
magnitudes, de una curva que desempeñan con respecto a ella cierta tarea. Por ejemplo,
si en los anteriores manuscritos con la función se designaba el “ser tangente” de una
tangente, aquí se designa la tangente misma, esto es, el fragmento de recta, que
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El concepto leibniziano matemático de función en 1673
constituye una tangente de cierta curva. ¿Quiere decir esto que en el presente manuscrito
Leibniz le da el nombre de ‘función’ a cualquier fragmento sin más? No. Con el término
función se encuentra un nombre común para denominar distintas medidas dependientes. Lo
que es denominado función está en una cierta relación con otra cosa, depende en cierto
modo de otra cosa. Nótese que no depende de cualquier manera: las magnitudes
funcionales dependen entre sí, son interdependientes. Esta es una relación entre dos partes
tal que no sólo a partir del conocimiento de las propiedades de la primera es posible
llegar a un cierto conocimiento de la segunda, sino que la vía contraria también es
posible. La dependencia entre las magnitudes es recíproca.
18
Debe tenerse en cuenta todavía otro factor que se desprende de lo anterior. Los elementos
que Leibniz denomina “funciones” no se refieren a constantes, sino a magnitudes
variantes regulares, es decir, magnitudes que varían con respecto a una ley dada como,
por ejemplo, lo son una abscisa u ordenada de la curva, y que están en una relación
determinada con otras variables. Así, si antes de agosto de 1673 el término función denota
una tarea, oficio o deber, a partir del De functionibus se denominan como funciones las
magnitudes variables recíprocamente dependientes, conforme a una cierta ley dada.
19
Es de resaltar que al plantear el problema inverso de las tangentes como un regreso desde
la ley del cambio de las funciones hacia la ecuación de la curva, el término mismo de
función toma un sentido muy cercano al de la asignación recíproca o variación reglada;
Dietrich Mahnke va más allá y dice que, debido a este aspecto, la segunda parte del título
del manuscrito, es decir, de functionibus, tiene sentido.28 Se equiparan, entonces, el sentido
inverso del método entre tangentes y el término función: hay en la función un sentido de
reciprocidad y regularidad. Lector de Mahnke, Yvon Belaval recoge a partir del análisis
del alemán tres aspectos en torno a la noción leibniziana matemática de función que cabe
resaltar:
Le mot fonction renverra, dans l’esprit de Leibniz, aux trois idées suivantes: 1. Celle
d’une coordination réglée et réciproque de valeurs : il faut mettre l’accent sur
réciproque pour mieux dégager, sur ce point, l’originalité de Leibniz par rapport à
Descartes. 2. Celle d’un lieu géométrique, c’est-à-dire la courbe elle-même
déterminée par une loi : c’est ici que Leibniz dépasse la méthode des indivisibles. 3.
Celle d’une série en progression infinie, dont la formule générale peut donner les
termes successifs, en remplaçant leur variation indéterminée par des valeurs
numériques déterminées: et c’est en joignant cette idée aux précédentes que
Leibniz dépasse, cette fois, l’Arithmetica infinitorum.29
20
Que el carácter de la coordinación reglada entre magnitudes sea recíproco es un rasgo
que debe ser señalado, no sólo para resaltar el avance de Leibniz con respecto a Descartes,
sino la diferencia entre su idea de función y la de la matemática actual.
21
Leibniz hizo público su concepto de función por primera vez en 1692, en el artículo del
Acta eruditorum, De linea ex lineis numero infinitis ordinatim ductis…30 Aquí introduce los
conceptos de coordinada (para las ordenadas y abscisas), variable y constante, así como la
expresión ecuación diferencial. El término función aparece aquí como una generalización
del que se veía en los manuscritos de París, durante los primeros años de la década de los
setenta. El concepto de función es ahora una denominación para tangentes y demás
trozos dependientes de la curva dada,31 para cualquier magnitud equivalente a un punto
de la curva, y sobre todo, también las coordenadas x e y.32 Más adelante le escribe a su
maestro Huygens una definición de función, donde con tal nombre denomina fragmentos
de líneas rectas como son la abscisa, tangente u ordenada, y, en general, aquellos
fragmentos que se proyectan desde la curva correspondiente hacia un punto fijo.33 Un
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8
El concepto leibniziano matemático de función en 1673
mismo nombre genérico puede aplicarse a tipos de fragmentos tan distintos porque el
nombre no indica aquí exactamente la posición de un fragmento con respecto a la curva
dada. Lo que indica es que el fragmento está en relación con esa curva, depende de ella. Es
una prolongación a partir de uno de sus puntos y en cuanto que se prolonga de él está en
relación con ella y es una función de ella.
22
En su correspondencia con Johann Bernoulli utiliza Leibniz con naturalidad su término
función, como puede verse en la carta de 12/22 de noviembre de 1697:
Me alegra que te haya gustado tanto mi nuevo método con el que se ensanchan las
fronteras de nuestro cálculo. En efecto, con él no solo se reduce a una ecuación dife
rencial de primer grado el descubrimiento de la curva que corta
perpendicularmente a las dadas ordenadamente en posición o que concurre con
ellas en un ángulo, ya sea de forma constante o dado ordenadamente, sino que lo
mismo puede obtenerse aunque el ángulo no esté ordenadamente dado, con tal de
que las que lo determinan constituyan con otras funciones algo ordenadamente
dado.34
23
Sin embargo, aquí el término no se limita para fragmentos de líneas rectas, pues parece
utilizarse para designar algo equivalente a una curva u elemento cualquiera con el que
pueda componerse algo dado ordenado, sea, o no, una línea recta. En la respuesta a esta
carta puede verse cómo Johann Bernoulli se apropia de este uso del término función. En la
carta del 4/14 de diciembre de 169735 Bernoulli utiliza el término para reemplazar el
término ángulo, aunque tanto en la carta de Leibniz como en la de Bernoulli función se usa
como sinónimo de fragmentos o, en general, elementos que constituyen algo
ordenadamente dado.
24
La manera en la que Bernoulli utiliza el término función será reconocida más adelante por
Leibniz como suya. En efecto, en el apéndice a la carta de 5/15 de julio de 1698, donde
Bernoulli propone su solución al problema de las curvas isoperímetras, para lo cual se
vale de los métodos discutidos con Leibniz, utiliza repetidamente el término en cuestión. 36
Lo usa para referirse a fragmentos de la curva en general, bien sean aplicadas o normales,
37
y a las operaciones entre dichos fragmentos las denomina operaciones entre funciones.
38
Aquí, una función puede significar no sólo el fragmento sin más, sino un fragmento
resultante de alguna operación efectuada con otro fragmento. En esta carta Johann
Bernoulli denomina función a los fragmentos dependientes de curvas, pero también a los
fragmentos que dependen de elementos dependientes de la curva – esto es, que dependen
de la curva en cuanto que dependen de elementos dependientes de ella. El hecho de
denominar con un mismo nombre magnitudes distintas trae la posibilidad de tratar los
problemas de una forma analítica, es decir, trascender el uso de la geometría para resolver
problemas geométricos. Bernoulli ve las ventajas del cálculo descubierto por Leibniz, no
sólo porque con él se agiliza la resolución de los problemas, sino que ella se hace posible
en muchos casos en los que la geometría cartesiana no era suficiente. Por ello insiste en
su resolución analítica del problema de las curvas isoperímetras y por eso le resulta útil
trabajar con distintos fragmentos reducidos a nombres: al hacer de elementos específicos
de la curva funciones de la misma puede resolver el problema por medio del cálculo. Y lo
que significa aquí que los distintos fragmentos sean funciones, lo que se quiere decir con
este nombre general, no es que un elemento dado sea la aplicada o subnormal para una
curva dada, sino que, dada la curva, el fragmento depende de ella, se traza o se proyecta a
partir de ella. A esta carta responde Leibniz: “me satisface que hayas empleado, a mi
estilo, el término funciones”.39
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El concepto leibniziano matemático de función en 1673
Balance final
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En el manuscrito del verano de 1673 De functionibus, donde Leibniz se propone encontrar
un método para el problema de tangentes, aparece la noción de función referida a
magnitudes variables reguladas con respecto a una cierta ley y que están en relación de
dependencia mutua con otras variables. En este planteamiento, donde aparece una
dependencia entre la ley que regula la variación de funciones y la ecuación de la curva, o
entre los fragmentos relativos a una curva y la curva misma, el término mismo de función
toma un sentido muy cercano al de la asignación recíproca o variación reglada que se veía
como un elemento de la definición de la noción de función en la matemática actual. Esta
cercanía nos introduce en la polémica de si en la matemática de Leibniz tuvo cabida, o no,
un concepto como el moderno de función o, al menos, uno cercano a él. De entrada, puede
responderse que en el concepto moderno de función no tiene cabida la reciprocidad
implícita en el uso leibniziano del término función, aunque se hable de dependencia. Es
decir, la noción moderna de función consiste en una relación en una sola dirección entre
elementos de un primer conjunto hacia elementos de un segundo conjunto. Dada una ley
(la función), para todo elemento del primer conjunto corresponderá uno específico del
segundo conjunto. Dependiendo del tipo de función en cuestión, es posible que el mismo
elemento del segundo conjunto le corresponda a más de un elemento del primer conjunto
pero lo que es indiscutible es el hecho de que la relación se da en esta sola dirección. A
partir de la función dada no pueden asignarse elementos del primer conjunto para los
elementos del segundo; esto requeriría una función diferente. Por el contrario, además de
que, como es claro, Leibniz no habla en términos de teoría de conjuntos, con la noción de
función que utiliza en su De functionibus la reciprocidad es posible. Aun reconociendo
como similitud el hecho de que Leibniz hable de una variación reglada, la relación de
dependencia entre dos magnitudes es recíproca y no unívoca: a partir de la ley de la
variación de la primera se puede decir algo sobre la segunda magnitud y viceversa. Por
último, no debe dejarse de lado el hecho de que Leibniz llega a concebir su término
función dentro del marco de la geometría y como una herramienta para resolver
problemas geométricos. Aunque el cálculo de Leibniz tenga dimensiones de abstracción
mayores a las del cálculo de Newton, que se enfocaba en la utilización práctica del mismo,
no debe, por esta diferencia, caerse en el error de interpretar el cálculo de Leibniz con el
mismo nivel de abstracción que lo caracteriza hoy en día. Su método fue concebido como
una vía para resolver de modo directo problemas que la geometría de Descartes no
lograba resolver, esto es, problemas geométricos. Leibniz quiso prescindir de las figuras
para llegar a un método de solución de problemas en el que el pensamiento no se perdiera
atendiendo a las imágenes y se centrara en los conceptos. Pero los problemas mismos
siguen siendo relativos a la geometría.
26
Ahora bien, si el término función según lo utiliza Leibniz es cercano al de la matemática
moderna pero no idéntico a él, ¿puede decirse que hay cabida en el cálculo de Leibniz
para un término equivalente a la función moderna? Dietrich Mahnke considera que sí y lo
rastrea ya desde De tangentium methodo.40 Para ello recuerda que en la formulación del
problema aparece por segunda vez el término función, ahora estando en relación con dos
conceptos que también se relacionan con el concepto actual de función, a saber: a) el
lugar geométrico o la curva, cuya imagen representaba para los matemáticos de esta
época lo que en el análisis superior se entiende por función, desde principios del siglo XX;
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El concepto leibniziano matemático de función en 1673
b) la serie infinitamente progresiva, cuyos términos consecutivos resultan de una fórmula
general donde se ponen ciertos valores numéricos uno tras otro para sus variables
indefinidas. Sin embargo, si pudiera seguirse de aquí que la idea moderna de función está
presente en la matemática de Leibniz, no correspondería ella a lo que el autor entiende
por tal término, sino al nombre relatio.41 En consecuencia, si se quiere buscar un paso
firme en el desarrollo de un concepto de función al interior de la matemática de Leibniz,
no es el término función sino relación el que debe perseguirse.
27
Según opiniones contrarias a la de Mahnke, como lo es la de H. J. M. Bos, 42 el concepto
moderno de función se originó en el siglo XIX frente a los vacíos que tenía su homólogo
en los cálculos anteriores. Estas opiniones se basan, entre otras cosas, en el hecho de que
la noción central del cálculo leibniziano sea la de variable y no la de función en un sentido
moderno.43 Si bien Bos señala correctamente el lugar central de la variable en el cálculo
leibniziano, la observación de Mahnke no es, necesariamente, contradictoria. Mahnke no
quiere hacer del cálculo leibniziano un cálculo funcional en sentido contemporáneo. Pero
si la afirmación de Mahnke es correcta y Leibniz se anticipó a esta concepción de la
función con su término relatio, entonces los hombres de su época o, incluso, Leibniz
mismo, no pudieron ver la importancia del concepto.
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Veröffentlichungen des Forschungsinstituts des Deutschen Museums für die Geschichte der
Naturwissenschaften und der Technik, Munich, 1972.
NOTAS
1. Cf. A. Lentin – J. Rivaud, Álgebra moderna, Aguilar, Madrid, 1973, p. 7.
2. Cf. D. M. Casesnoves, Diccionario de matemática moderna, Editora Nacional, Madrid, 1982, p. 35.
Casesnoves define la función por la aplicación.
3. Cf. Walter Fuchs, Knaurs Buch der modernen Mathematik, München-Zurich, 1966, p. 248.
4. Cf. Fyodor Medvedev, Scenes from the History of real Functions, Basel u. a., Birkhäuser, 1991, p. 28.
Las dificultades son señaladas en las páginas 25-28.
5. Cf. Medvedev, Scenes from the History…, p. 26.
6. Paráfrasis de Medvedev, Scenes from the History…, p. 26.
7. Hermann Weyl, Philosophie der Mathematik und Naturwissenschaft, Oldenburg, Munich, 1966, p.
22; cf. Fuchs, Knaurs Buch…, p. 248.
8. Cf. Medvedev, Scenes from the History…, p. 26.
9. Cf. Adolf Pavlovic Youschkevitch, “The Concept of Function up to the Middle of the 19th
Century”, in Archive for History of Exact Sciences, 1976, 19/1, p. 37-40, 56, 62; A. P. Youschkevitch,
“Die Entwicklung des Funktionsbegriffs”, trad. Karin Reich, en Veröff entlichungen des
Forschungsinstituts des Deutschen Museums für die Geschichte der Naturwissenschaften und der Technik,
Munich, 1972, p. 2-4.
10. Cf. E. T. Bell, The development of mathematics, Dover Publications, NY, 1992, p. 32.
11. Euclides, Elementos, trad. M. L. Puertas, Ed. Gredos, Madrid, 1994, p. 9.
12. Cf. J. Dhombres, “Quelques aspects de l’histoire des équations fonctionnelles liés à l’évolution
du concept de fonction. Présenté par A. P. Youschkevitch”, en Archive for History of Exact Sciences
36, n. 2, 1986; p. 93.
13. Youschkevitch, The Concept of Function…, pp. 42-43.
14. Cf. Youschkevitch, The Concept of Function…, pp. 46-47; Dhombres, Quelques aspects…, pp. 95-97.
15. Bacon (1214-1294) fue el primero en intentar representar en una línea vertical los grados de
variación de fenómenos físicos, como el calor, la densidad y la velocidad, pero él se topó con la
dificultad de que al nivel de la cuantificación de leyes sólo contaba con las herramientas de los
números enteros, que son insuficientes para una correcta medida de las variaciones. Cf. Amy
Dahan-Dalmedico – Jeanne Peiffer, Routes et Dédales, Études Vivantes, París, 1982, p. 197.
16. Bradwardine (1290-1349) busca encontrar la regla matemática exacta con la que pueda
expresarse la relación de dependencia existente entre la velocidad de un movimiento, la fuerza
que lo provoca y la resistencia que lo frena. Así, estudia y refuta la ley aristotélica del
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El concepto leibniziano matemático de función en 1673
movimiento (Cf. Aristóteles, Física, VII, 5, 249b27ss.), vigente en la física de su época, y llega a
plantear una relación de dependencia entre la fuerza y la resistencia en la consideración de la
velocidad. Los estudios de Bradwardine sobre la velocidad tuvieron un enorme influjo sobre la
física posterior; desde luego también sobre las escuelas cintemáticas de Oxford y París. Cf.
Anneliese Maier, Die Vorläufer Galileis im 14. Jahrhundert. Studien zur Naturphilosophie der
Spätscholastik, Edizioni di Storia e Letteratura, Roma, 1949, p. 94.
17. Carl B. Boyer, Historia de la matemática, trad. Mariano Martínez Pérez, Alianza, Madrid, 1986, p.
336.
18. Cf. Dhombres, Quelques aspects…, p. 94.
19. Boyer, Historia de la matemática…, p. 339.
20. A VII, 4, 656-710.
21. Cf. Eberhard Knobloch – Walter S. Contro, “Einleitung”, en Gottfried Wilhelm Leibniz. Sämtliche
Schriften und Briefe, Reihe VII (Mathematische Schriften: Infinitesimalmathematik), Akademie
Ausgabe, 2008, p. XVIII; Cf. Dietrich Mahnke, Neue Einblicke in die Entdeckungsgeschichte der höheren
Analysis, Abhandlungen der preussischen Akademie der Wissenschaften, Berlín, 1926, p. 47. Cf.
Peter Schulthess, Relation und Funktion, W. de Gruyter, Berlin – NY, 1981, p. 225.
22. Mahnke, Neue Einblicke in die Entdeckungsgechichte…, p. 59.
23. Cf. Bell, The Development of Mathematics…, 139.
24. Cf. Enrico Giusti, “Le problème des tangentes de Descartes à Leibniz”, en Studia Leibnitiana –
Sonderheft, 14 (1986), p. 26.
25. Mahnke, Neue Einblicke in die Entdeckungsgechichte…, p. 45.
26. Cf. Mahnke, Neue Einblicke in die Entdeckungsgechichte…, p. 45ss.
27. Cf. A VII, 4, 664 para la primera aparición del término functio en el manuscrito; es, a su vez, la
primera aparición del término función en un sentido matemático claro y fijo.
28. Cf. Mahnke, Neue Einblicke in die Entdeckungsgeschichte…, p. 48.
29. Yvon Belaval, Leibniz critique de Descartes, Gallimard, París, 1960, p. 343.
30. Cf. GM V, 266-9.
31. Cf. Schulthess, Relation und Funktion…, p. 226.
32. Cf. Mahnke, Neue Einblicke in die Entdeckungsgeschichte…, p. 49.
33. GM V, 307: “J’appelle fonctions toutes les portions des lignes droites, qu’on fait en menant des
droites indéfinies, qui répondent au point fixe et aux points de la courbe comme sont […] abscisse
[…], ordonné […], corde […], tangente […], perpendiculaires […]”. Cf. Schulthess, Relation und
Funktion…, p. 227.
34. OFC 16A, 413 (GM III, 466); en estas versiones la carta data de 2/12 de noviembre de 1697. Para
la fecha del 12/22 de noviembre, véase: A III, 7, 639.
35. OFC 16A, 416-420 (GM III, 469-473); A III, 7, 670-677.
36. Cf. OFC 16A, 458ss. (GM III, 507ss.); A III, 7, 804ss.
37. Cf. OFC 16A, 458ss. (GM III, 507ss.); A III, 7, 814ss.
38. P. e., “diferencia de funciones” para una diferencia entre fragmentos que se prolongan desde
el diámetro de la curva, en OFC 16A, 460 (GM III, 507-8); A III, 7, 816.
39. OFC 16, 482 (GM III, 525-6); A III, 7, 859.
40. A VII, 4, 584. Cf. Mahnke, Neue Einblicke in die Entdeckungsgechichte…, p. 47.
41. En palabras de Mahnke: “Leibniz gebraucht allerdings in der vorliegenden Handschrift für
diese gesetzliche Beziehung, in der die Ordinate einer Kurve zu ihrer Abszisse oder das Glied
einer Reihe zu dem in die allgemeine Formel eingesetzten Zahlenwerte steht, noch nicht das
Wort Funktion; aber wie der Anfang der Handschrift beweist, hat er den Funktionsbegriff schon
im weitesten Sinne gebildet und benennt ihn mit dem Wort relatio.“ Mahnke, Neue Einblicke in die
Entdeckungsgechichte…, p. 47. Cf. También Schulthess, Relation und Funktion…, p. 226.
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El concepto leibniziano matemático de función en 1673
42. Cf. H. J. M. Bos, “Newton, Leibniz y la tradición leibniziana”, en I. Grattan-Guinness (ed.), Del
cálculo a la teoría de conjuntos, 1630-1910. Una introducción histórica, trad. Mariano Martínez Pérez,
Alianza, Madrid, 1984; p. 84.
43. Cf. Nicolas Bourbaki, Elementos de historia de la matemática, trad. Jesús Hernández, Alianza,
Madrid, 1972; Youschkevitch, The Concept of Function…, p. 50ss.; Dhombres, Quelques aspects…, p.
95ss.
RESÚMENES
Es indudable la importancia de la noción de función para la matemática y la lógica actuales y es
sabido que es G. W. Leibniz quien utiliza por vez primera el término función en un sentido
matemático, un término que, además, es introducido en el marco de su cálculo infinitesimal.
Puesto que el pensador alemán es, junto con I. Newton, uno de los descubridores del cálculo,
suele pensarse que también debemos a él el concepto de función. Sin embargo, poco se ha escrito
sobre la manera específica en la que Leibniz utilizó el término función, evadiendo con frecuencia
la pregunta de si acaso el término y el concepto han correspondido siempre. En el presente
trabajo exploramos el significado del término en el contexto de su surgimiento: el manuscrito de
1673 De functionibus plagulae quattuor. Con tal objetivo, hacemos, en primer lugar, una breve
reconstrucción de la historia del instinto de funcionalidad que sirva de marco para comprender el
significado del término función. Este significado es obtenido, en segundo lugar, atendiendo a los
usos que el autor hace del término en dicho manuscrito.
There is no doubt about the importance the notion of function has to Mathematics and Logics
from our days. It is also known that it is G. W. Leibniz who uses the name function in a
mathematical sense for the very first time, a name which is brought onto Mathematics in the
frame of his infinitesimal analysis. Since the German thinker is, along with I. Newton, a
discoverer of infinitesimal analysis, it is frequently assumed that we also owe him the concept of
function itself. However, not much has been written about the specific way in which Leibniz uses
the name function – and the question if the name and the concept of function have always been
corresponding is by that frequently ignored. In this paper I aim to explore the meaning of the
name function within the context of its rising, that is, 1673 manuscript De functionibus plagulae
quattuor. Firstly, a brief reconstruction of the history of the instinct of functionality is on that
purpose made – a reconstruction, which can be used as a framework to understand what the
concept of function means. That meaning is, secondly, obtained by focusing on the uses the
author makes of the name of function in that manuscript.
ÍNDICE
Keywords: function, history of mathematics, instinct of functionality, infinitesimal calculus
Palabras claves: función, historia de la matemática, instinto de funcionalidad, cálculo
infinitesimal
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El concepto leibniziano matemático de función en 1673
AUTOR
LAURA E. HERRERA CASTILLO
Universidad de Granada.
Doctora en Filosofía por la Universidad de Granada, universidad donde también obtuvo su título
de Máster en Filosofía Contemporánea. Es licenciada en Filosofía por la Pontificia Universidad
Javeriana de Bogotá, Colombia. Su tesis, El carácter funcional de la metafísica leibniziana, fue
realizada bajo la dirección de Juan A. Nicolás. Ha realizado estancias de investigación en el
Leibniz-Archiv de Hannover y la Leibniz-Forschungsstelle de Münster. Ha colaborado con la
Biblioteca Hispánica Leibniz y la edición de las Obras Filosóficas y Científicas de G.W. Leibniz,
publicadas por la editorial Comares, y coordina la colección Nova Leibniz de la misma editorial.
Ha sido Doctora contratada por la Universidad de Granada, donde trabajó adscrita al proyecto
Leibniz en español.
Laura Castillo has finished her PhD on Philosophy at the University of Granada, Spain; she
received her Master degree on Contemporary Philosophy by the same university. She has
completed her Bachelor studies on Philosophy at the Pontifical University Javeriana in Bogotá,
Colombia. Her dissertation, The functional Character of Leibnizian Metaphysics, was written by her
under the supervision of Prof. Juan A. Nicolás. She has made research visits to Leibniz-Archiv in
Hannover and Leibniz-Forschungsstelle Münster, both in Germany. She has worked in the project
Biblioteca Hispánica Leibniz and in the Spanish edition of Leibniz’s works, Obras Filosóficas y
científicas, published by Comares. She coordinates the collection of essays Nova Leibniz, published
by the same house. She is member of the Spanish Leibniz Society (SeL) and the Ibero-american
Leibniz Network. She has worked at the University of Granada, associated to the project Leibniz in
Spanish.
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