“无边界的 $n$ 维拓扑流形是一个 Hausdorff、第二可数的空间 $M$,并且每个 $p\in M$ 都有开邻域 $U$ 与同胚 $$ \varphi:U\longrightarrow…”
形式陈述 ​
拓扑空间
直觉
第二可数性要求全空间的所有开集都可由一个可数基拼出,是一种全局规模控制。空间即便有不可数多个点,仍可能只需可数种基本局部形状;实线的有理端点区间就是例子。它比每点各有可数邻域基更强,并排除不可数多个彼此分离开块等过大的拓扑。
例子与边界
不可数个实线的拓扑不交并中,每个点仍有可数邻域基,所以空间第一可数;但每个分量都是非空开集,任何拓扑基都必须为每个分量提供至少一个不同的基元素,因而不可能可数。这直接展示第一可数不蕴含第二可数。
推论与应用
拓扑基可数便得到第二可数性,它自动推出第一可数性、Lindelöf 性与可分性。拓扑流形加入此条件以获得可数图册、可数紧穷竭和分割单位;子空间与可数积通常保留第二可数性,而任意商或不可数积则需另查。
参考资料
- James R. Munkres, Topology, 2nd ed., Prentice Hall, 2000,§30, second countability, separability and Lindelöf property。
- Stephen Willard, General Topology, Dover reprint, 2004,Ch. 5, countability axioms。