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拓?fù)鋵W(xué)[簡介]

 麓路 2008-02-13
拓?fù)鋵W(xué)
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        拓?fù)鋵W(xué)是19世紀(jì)發(fā)展起來的一個(gè)重要的幾何分支。早在歐拉或更早的時(shí)代,就已有拓?fù)鋵W(xué)的萌芽。著名的“哥尼斯七橋問題”以及“麥比烏斯丁的《拓?fù)鋵W(xué)初步》。里斯丁是高斯的學(xué)生,1834年以后是哥根大學(xué)教授。他本想稱這個(gè)學(xué)科為”位置幾何學(xué)“,但這個(gè)名稱陶特用來指射影幾何。于是改用”topology”這個(gè)名字。“topology"直譯的意思是地志學(xué),也就是和研究地形、地貌相類似的有關(guān)學(xué)科。1956年,中國統(tǒng)一的《數(shù)學(xué)名詞》中把它確定成拓?fù)鋵W(xué)。
拓?fù)鋵W(xué)雖然是幾何學(xué)的一個(gè)分支,但是這種幾何學(xué)又和通常的”平面幾何“、”立體幾何“不同。通常的平面幾何或立體幾何研究的對(duì)象是點(diǎn)、線、面之間的機(jī)關(guān)位置以及它們的實(shí)體性質(zhì)。拓?fù)鋵W(xué)研究的內(nèi)容與研究對(duì)象的長短、大海、面積、體積及實(shí)體性質(zhì)和數(shù)量關(guān)系無關(guān)。
舉例來說,在通常的平面幾何里,把平面上的一個(gè)圖形搬到另一個(gè)圖形上,如果完全重合,那么這兩個(gè)圖形叫做全等圖形,也就是說,通常的平面幾何是研究在運(yùn)動(dòng)中大小和形狀都不變的學(xué)科,但是,在拓?fù)鋵W(xué)里所研究的圖形,在運(yùn)動(dòng)中無論它的大小或者形狀都發(fā)生變化。在拓?fù)鋵W(xué)里沒有不能彎曲的元素,每個(gè)圖形的大小、形狀可以改變。
里斯丁以后,黎曼把拓?fù)鋵W(xué)的概念引入復(fù)變函數(shù)論中,發(fā)展成黎曼曲面論。
早期的拓?fù)鋵W(xué)明顯地分為兩支:一是點(diǎn)集拓?fù)?,以康托的貢獻(xiàn)為起點(diǎn);另一支是組合拓?fù)洌缮鲜兰o(jì)末龐加萊所首創(chuàng)。龐加萊平時(shí)行支遲緩、笨拙,視力很差,常常給人心不在焉的印象??墒?,龐加萊具有超凡的心算和數(shù)學(xué)思維能力。龐加萊對(duì)20世紀(jì)數(shù)學(xué)影響十分深遠(yuǎn)。1895年,他出版了《analysissitus(位置分析)》,第一次系統(tǒng)地論述了拓樸學(xué)的內(nèi)容。后來被發(fā)展成20世紀(jì)極富有成果的拓樸學(xué)分支,龐加萊的研究領(lǐng)域十分廣泛。他在巴黎大學(xué)開設(shè)的講座包括毛細(xì)管學(xué)、彈性力學(xué)、熱力學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、宇宙學(xué)等,在數(shù)學(xué)方面還涉及非歐幾何,不變量理論、分析力學(xué),包括概率論。
拓?fù)鋵W(xué)是一門新興的學(xué)科,它一出現(xiàn),很快就滲透到了各個(gè)領(lǐng)域里去。

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