拓扑学和拓扑空间有什么区别?

题目

拓扑学和拓扑空间有什么区别?

答案

1、拓扑学是一门重要的数学基础学科,它和代数学一起构成数学的两大支柱.如果说代数学研究的是离散运算的一般理论,那么拓扑学则是研究连续映射的一般理论.和其他数学分支相比,拓扑学是一门年轻的学科,它在20世纪初才从十九世纪的若干发展结晶成几何的一个分支.拓扑学所研究的是几何图形的那些经过任意变形后,保持不变的性质.这些变形可以是压缩、拉伸或任意的弯曲等等,但是,在变形过程中不允许产生新点,也不允许两点粘合在一起.这就是说,图形相邻近的点,变形后仍然是相邻近的,这种性质称为连续性；此外,图形和变形的点之间存在一个一一对应.因此,要求这个变形是连续的,并且逆变换也是连续的,这种变换称为拓扑等价或同胚.拓扑学有一个形象的外号--橡皮几何学,因为如果图形是用橡皮做成的,就能把许多图形变成同胚的图形.
拓扑学有很多不同的起源,这就使它分立成几个分支,主要是点集拓扑和代数拓扑 点集拓扑,又称一般拓扑,是在Cantor 集合论的强烈影响下形成的,它肇使于Frechet 1906年关于一般度量空间理论的论文和Hausdorff 1912年“集论基础”一书的出现.
Hilbert 空间,Banach空间的引进,泛函分析的兴起,展现了把抽象点集引进适当结构而作为空间来研究的重要性.拓扑空间是这样的集合,它上面赋于某种结构,利用这种结构,我们可以谈点或子集之间的邻近性,从而可以谈映射的连续性.在古典分析以泛函分析中,序列的极限居重要地位,因而使得分析中起作用的那些性质都是拓扑性质.泛函分析中的算子就是从一个空间到另一个空间的映射.因此,拓扑学自然地成为研究泛函分析的工具.代数拓扑的起源和点集拓扑的起源是不同的,它的历史可以追溯到更为久远,在关于多面体的Euler 定理中已见代数拓扑的端倪.Euler 对于这个定理感兴趣是因为要用它来作多面体的分类.但他没有注意到连续变换下的不变性.曲面的分类和Riemann的复变函数论方面的工作是推动拓扑学.他引进了基本群和同调群.促使他研究拓扑学是一些经典的几何问题和积分理论.拓扑学的方法和许多概念已经渗透到数学的几乎所有领域,并在诸如物理学、化学和生物学等学科中得到了应用,今后这些应用定会更加广泛.《拓扑学》（原书第2版)/华章数学译丛
作者:(美)芒克里斯 译者:熊金城 吕杰 谭枫
2、欧氏空间,在数学中是对欧几里德所研究的2维和3维空间的一般化.这个一般化把欧几里德对于距离、以及相关的概念长度和角度,转换成任意数维的坐标系.这是有限维、实和内积空间的“标准”例子.
欧氏空间是一个的特别的度量空间,它使得我们能够对其的拓扑性质,例如紧性加以调查.内积空间是对欧氏空间的一般化.内积空间和度量空间都在泛函分析中得到了探讨.
欧几里德空间在对包含了欧氏几何和非欧几何的流形的定义上发挥了作用.一个定义距离函数的数学动机是为了定义空间中围绕点的开球.这一基本的概念正当化了在欧氏空间和其他流形之间的微分.微分几何把微分,会同导入机动性手法,局部欧氏空间,探讨了非欧氏流形的性质.
拓朴学是现代数学的一个重要分支,主要是研究奇异形变的规律.通俗点说,拓朴是橡皮上的数学：在一个弹性较好地橡皮上画上较为规矩的图形（比如长方条格）后,用手任意扭曲它,画在它上面的图形将会发生各种奇异的变化,你会发现你从来没有看到过的美妙图形；或者你用手随意捏弄一个气不太足的气球,使之此鼓彼突,你会看到印在它上面的图案会发生不可思议的各种变化.而拓朴学正是用来研究这种图形变化妙处之所在的规律的