Большая Советская Энциклопедия (ТО)

В частности, на сфере S ⁿ существует единственная кусочно-линейная структура. Гладких структур на сфере S ⁿ может быть много, например, на S ⁷ существует 28 различных гладких структур. На торе T ⁿ (топологических произведении n экземпляров окружности S ¹ ) существует при n ³ 5 много различных кусочно-линейных структур, которые все допускают гладкую структуру. Таким образом, начиная с размерности 5, существуют гомеоморфные, но не диффеоморфные гладкие многообразия; сферы с таким свойством существуют, начиная с размерности 7.

Задачу описания (с точностью до a-гомеоморфизма) всех n– мерpных (n ³ 5) связных компактных a-многообразий естественно решать в два этапа: искать условия гомотопической эквивалентности a-многообразий и условия a-гомеоморфности гомотопически эквивалентных a-многообразий. Первая задача относится к гомотопической Т. и в её рамках может считаться полностью решенной. Вторая задача также по существу полностью решена (во всяком случае для односвязных a-многообразий). Основой её решения является перенос в высшие размерности техники «разложения на ручки». С помощью этой техники удаётся, например, доказать для n– мерных (n ³ 5) топологических многообразий гипотезу Пуанкаре (связное компактное топологическое многообразие, гомотопически эквивалентное сфере, гомеоморфно ей).

Наряду с a-многообразиями можно рассматривать так называемые a-многообразия с краем; они характеризуются тем, что окрестности некоторых их точек (составляющих край) a-гомеоморфны полупространству X_n ³ 0 пространства

. Край является (n— 1)-мерным a-многообразием (вообще говоря, несвязным). Два n– мерных компактных a-многообразия Х и Y называются (ко) бордантными, если существует такое (n +1)-мерное компактное a-многообразие с краем W, что его край является объединением непересекающихся гладких многообразий, a-гомеоморфных Х и У . Если отображения вложения X ® W и Y ® W являются гомотопическими эквивалентностями, то гладкие многообразия называются h– кобордантными. Методами разложения на ручки удаётся доказать, что при n ³ 5 односвязные компактные a-многоооразия a-гомеоморфны, если они h– кобордантны. Эта теорема о h– кобордизме доставляет сильнейший способ установления a-гомеоморфности a-многообразий (в частности, гипотеза Пуанкаре является её следствием). Аналогичный, но более сложный результат имеет место и для неодносвязных a-многообразий.

Совокупность

 классов кобордантных компактных a-многообразий является по отношению к операции связной суммы коммутативной группой. Нулём этой группы служит класс a-многообразий, являющихся краями, то есть кобордантных нулю. Оказывается, что эта группа при a = s изоморфна гомотопической группе p_2n+1MO (n+ 1) некоторого специально сконструированного топологического пространства MO (n+ 1), называется пространством Тома. Аналогичный результат имеет место и при a = p , t . Поэтому методы алгебраической Т. позволяют в принципе вычислить группу

. В частности, оказывается, что группа

 является прямой суммой групп Z₂ в количестве, равном числу разбиений числа n на слагаемые, отличные от чисел вида 2^m —1. Например,

= 0 (так что каждое трёхмерное компактное гладкое многообразие является краем). Напротив,

 = Z₂, так что существуют поверхности, кобордантные друг другу и не кобордантные нулю; такой поверхностью, например, является проективная плоскость

P ² .

М. М. Постников.

6. Основные этапы развития топологии

Отдельные результаты топологического характера были получены ещё в 18—19 вв. (теорема Эйлера о выпуклых многогранниках, классификация поверхностей и теорема Жордана о том, что лежащая в плоскости простая замкнутая линия разбивает плоскость на две части). В начале 20 в. создаётся общее понятие пространства в Т. (метрическое — М. Фреше , топологическое — Ф. Хаусдорф ), возникают первоначальные идеи теории размерности и доказываются простейшие теоремы о непрерывных отображениях (А. Лебег , Л. Брауэр ), вводятся полиэдры (А. Пуанкаре ) и определяются их так называемые числа Бетти. Первая четверть 20 в. завершается расцветом общей Т. и созданием московской топологической школы; закладываются основы общей теории размерности (П. С. Урысон ); аксиоматике топологических пространств придаётся её современный вид (П. С. Александров ); строится теория компактных пространств (Александров, Урысон) и доказывается теорема об их произведении (А. Н. Тихонов ); впервые даются необходимые и достаточные условия метризуемости пространства (Александров, Урысон); вводится (Александров) понятие локально конечного покрытия [на основе которого в 1944 Ж. Дьёдонне (Франция) определил паракомпактные пространства]; вводятся вполне регулярные пространства (Тихонов); определяется понятие нерва и тем самым основывается общая теория гомологий (Александров). Под влиянием Э. Нётер числа Бетти осознаются как ранги групп гомологий, которые поэтому называются также группами Бетти. Л. С. Понтрягин , основываясь на своей теории характеров, доказывает законы двойственности для замкнутых множеств.

Во 2-й четверти 20 в. продолжается развитие общей Т. и теории гомологий: в развитие идей Тихонова А. Стоун (США) и Э. Чех вводят так называемое стоун — чеховское, или максимальное, (би)компактное расширение вполне регулярного пространства; определяются группы гомологий произвольных пространств (Чех), в группы когомологий (Дж. Александер , А. Н. Колмогоров ) вводится умножение и строится кольцо когомологий. В это время в алгебраической Т. царят комбинаторные методы, основывающиеся на рассмотрении симплициальных схем; поэтому алгебраическая Т. иногда и до сих пор называется комбинаторной Т. Вводятся пространства близости и равномерные пространства. Начинает интенсивно развиваться теория гомотопий (Х. Хопф , Понтрягин); определяются гомотопические группы (В. Гуревич, США) и для их вычисления применяются соображения гладкой Т. (Понтрягин). Формулируются аксиомы групп гомологий и когомологий (Н. Стинрод и С. Эйленберг, США). Возникает теория расслоений (Х. Уитни, США; Понтрягин); вводятся клеточные пространства (Дж. Уайтхед, Великобритания).

Во 2-й половине 20 в. в СССР складывается советская школа общей Т. и теории гомологий: ведутся работы по теории размерности, проблеме метризации, теории (би)компактных расширений, общей теории непрерывных отображений (факторных, открытых, замкнутых), в частности теории абсолютов; теории так называемых кардинальнозначных инвариантов (А.В. Архангельский, Б. А. Пасынков, В. И. Пономарев, Е. Г. Скляренко, Ю. М. Смирнов и др.).

Усилиями ряда учёных (Ж. П. Серр и А. Картан во Франции, М. М. Постников в СССР, Уайтхед и др.) окончательно складывается теория гомотопий. В это время создаются крупные центры алгебраической Т. в США, Великобритании и др. странах; возобновляется интерес к геометрической Т. Создаётся теория векторных расслоений и К– функтора (М. Атья, Великобритания; Ф. Хирцебрух, ФРГ), алгебраическая Т. получает широкие применения в гладкой Т. (Р. Том, Франция) и алгебраической геометрии (Хирцебрух); развивается теория (ко)бордизмов (В. А. Рохлин, СССР; Том, С. П. Новиков ) и теория сглаживания и триангулируемости (Дж. Милнор, США).

Развитие Т. продолжается во всех направлениях, а сфера её приложений непрерывно расширяется.

А. А. Мальцев.

 Лит.: Александров П. С., Введение в общую теорию множеств и функций, М.—Л., 1948; Пархоменко А. С., Что такое линия, М., 1954; Понтрягин Л. С., Основы комбинаторной топологии, М.—Л., 1947; его же, Непрерывные группы, 3 изд., М., 1973; Милнор Дж., Уоллес А,, Дифференциальная топология. Начальный курс, пер. с англ., М., 1972; Стинрод Н., Чинн У., Первые понятия топологии, пер. с англ., М., 1967; Александров П. С., Комбинаторная топология, М.—Л., 1947; Александров П. С., Пасынков Б. А., Введение в теорию размерности. Введение в теорию топологических пространств и общую теорию размерности, М., 1973; Александров П. С., Введение в гомологическую теорию размерности и общую комбинаторную топологию, М., 1975; Архангельский А. В., Пономарев В. И,, Основы общей топологии в задачах и упражнениях, М., 1974; Постников М. М., Введение в теорию Морса, М., 1971; Бурбаки Н., Общая топология. Основные структуры, пер. с франц., М., 1968; его же, Общая топология. Топологические группы. Числа и связанные с ними группы и пространства, пер. с франц., М., 1969; его же, Общая топология. Использование вещественных чисел в общей топологии. Функциональные пространства. Сводка результатов. Словарь, пер. с франц., М., 1975; Куратовский К., Топология, пер. с англ., т. 1—2, М., 1966—69; Ленг С., Введение в теорию дифференцируемых многообразий, пер. с англ., М., 1967; Спеньер Э., Алгебраическая топология, пер. с англ., М., 1971.

М. М. Постников.

Тополь

То'поль (Populus), род растений семейства ивовых. Двудомные листопадные деревья высотой до 40—45 м и диаметром до 1 м и больше. Листья очередные, черешчатые, различные по форме. Цветки в пазухах прицветников, зубчатых или рассеченных на нитевидные доли, состоят из диска бокало- или блюдцевидной формы и сидящего на нём пестика (у пестичных цветков) или многочисленных тычинок (у тычиночных цветков); собраны в поникающие серёжки, появляющиеся до распускания листьев или одновременно с ними; опыление ветром. Плод — коробочка с многочисленными мелкими волосистыми семенами, разносимыми ветром. Свыше 100 видов (по др. данным, 35—40), преимущественно в умеренном поясе Северном полушария, на юге — до Танганьики, Уганды и Севера Мексики. В СССР около 30 видов, 12 видов интродуцировано. Многие виды Т. декоративны, быстро растут, отличаются высокой способностью к вегетативному размножению черенками и корневыми отпрысками и поэтому часто используются в озеленении. Разводят: Т. бальзамический (P. balsamifera), Т. белый (P. alba), Т. душистый (P. suaveolens), Т. канадский (P. deltoides), осокорь , осину , Т. пирамидальный (P. pyramidalis) и др. виды и гибриды. Древесина лёгкая, белая, мягкая, применяется в спичечном и бумажном производстве, в строительстве, идёт на изготовление фанеры, тары и т.д.

Лит.: Деревья и кустарники СССР, т. 2, М. — Л., 1951.

В. Н. Гладкова.

Ветви с плодами тополя: 1 — чёрного, или осокоря; 2 — душистого.

Топольные озёра

То'польные озёра, Большое и Малое, озёра в Кулундинской степи, в низовье р. Бурла. Большое Топольное озеро расположено на высоте 98 м. Площадь 76,6 км² , средняя глубина 2,1 м , наибольшая 2,4 м. Южный берег заболочен. Питание в основном снеговое. В 1966 сток из Большого Топольного озера зарегулирован плотиной при выходе. Рыборазведение и рыболовство. Малое Топольное озеро расположено северо-восточнее Большого Топольного. Площадь 13,6 км² , бессточное, зарастающее.

Топоморфоз

Топоморфо'з (от греч. tо'pos — место и morphe — вид, форма), принцип эволюционных преобразований органов, при котором в процессе филогенеза данной группы организмов у особей происходит изменение положения целого органа или отдельных его частей.

Топонимика

Топони'мика (от греч. tо'pos — место и о'nyma — имя, название), составная часть ономастики , изучающая географические названия (топонимы), их значение, структуру, происхождение и ареал распространения. Совокупность топонимов на какой-либо территории составляет её топонимию. Микротопонимия включает названия небольших географических объектов: урочищ, ключей, омутов, с.-х. угодий и т.п. Т. развивается в тесном взаимодействии с географией, историей, этнографией. Топонимия — важный источник для исследования истории языка (истории лексикологии, диалектологии, этимологии и др.), так как некоторые топонимы (особенно гидронимы) устойчиво сохраняют архаизмы и диалектизмы, часто восходят к языкам-субстратам народов, живших на данной территории Т. помогает восстановить черты исторического прошлого народов, определить границы их расселения, очертить области былого распространения языков, географию культурных и экономических центров, торговых путей и т.п. Прикладным аспектом Т. является практическая транскрипция топонимов, устанавливающая их исходное и единообразное написание и передачу на др. языках, что важно для картографирования военных целей и всех видов коммуникации.