拓扑学起源于17-18世纪一些孤立问题的研究,如**的哥尼斯堡七桥问题、四色问题、若尔当(C.Jordan)曲线定理等。这些问题*终归结为研究几何图形在某种连续变形(即同胚变换)下保持不变的性质。19世纪末期,随着点集理论的开创,公理化方法的兴起,几何学与分析学的发展需要,促成了拓扑学作为一门学科而形成。
经过一个世纪的发展,拓扑学已是根深叶茂,成为数学中的一个重要分支。其理论与思想几乎渗透到数学的所有领域,同时在数学以外的多个学科如物理、化学、计算机科学等也有着重要的应用。拓扑学课程是大学数学系的一门重要的基础课。
拓扑学具有多个分支,丰富的内容。作为本科生的一门为时一学期的课程,其内容的取舍与编排有较多的选择。纵观国内外已有的拓扑学教材,其选材与风格也是多种多样。本教材是为适应我校课程体系的改革,应教学所需而编写的。编写的基本想法是力图从方法论角度统一拓扑学的基础内容,注重拓扑学各分支的内在联系与统一,突出严密的逻辑推理与几何直观并重,体现某些经典内容的现代化处理。
教材共分五章,**章作为学习拓扑学课程的必要准备,介绍关于集合、映射以及序结构的基本概念和相关结果。第二章是拓扑学*基础的内容,介绍拓扑空间及其相关的基本概念、拓扑空间上的极限理论、连续映射与同胚、构造拓扑空间的基本方法等。第三章属于一般拓扑学*经典和*重要的内容,介绍正规空间与完全正则空间、紧空间和紧化理论、度量空间、连通与道路连通空间。学习中注意抽象概念产生的背景是重要的,这不仅有助于抽象思维和逻辑推理能力的训练,并由此可体会到拓扑学问题的分析式处理的传统手法。第四章属于代数拓扑学中*简单和*直观的内容,介绍商空间与闭曲面、基本群及其计算和应用。我们强调抽象的理论与具体的应用、几何直观与严格的逻辑证明的紧密结合。本书*后一章反映处理拓扑学问题的另一思路,介绍以序结构的方法处理拓扑学的问题。内容有连续格与局部紧空间、Sober空间、Boolean代数的拓扑表示定理等。拓扑与序结构的相互结合,不仅为研究拓扑学提供了新的角度,同时加强了拓扑学与其他学科的联系,拓广了拓扑学应用的途径。