Giorgio Pastore ha scritto:
> Non confondere l'aperto/chiuso della topologia con "superficie
> aperta/chiusa".
>
> In genere si definisce superficie chiusa una superficie compatta e
> senza frontiera.
Vediamo se col mio contributo chiarisco o confondo di più...
Quello che mi pare sia mancato finora è di chiarire quello che
chiamerei *ambiente* del discorso.
Certo "aperto" e "chiuso" sono termini della topologia, ma anche
"superficie chiusa" lo è".
Eppure la stessa parola ha due significati diversi.
Questo per la precisione della matematica, che è anch'essa relativa
:-)
La cosa centrale che non è stata chiarita è che il concetto di
"superficie" appartiene a un ambito più ristretto: ha senso solo
nell'ambito delle /varietà/.
Detto in due parole, una varietà è uno spazio topologico in cui si
possano definire coordinate.
E non mi chiedete di spiegare meglio, se no non la finiamo più.
Poi ci sono varietà differenziabili, riemanniane...
Ma centrale è il fatto che una varietà ha una /dimensione/.
Per es. il consueto spazio euclideo E^3 della fisica è una varietà 3D
(il che vuol dire solo che occorrono e bastano tre coordinate.
(La questione è sottile: si possono benissimo distinguere i punti di
E^3 uno dall'altro usando *una sola* coordinata; ma non lo si può fare
in modo *continuo*.
Una varietà si chiama "superficie" se ha due dimensioni.
In particolare sono importanti le superfici che nascono come
/sottovarietà/ di varietà a dim. maggiore.
L'applicazione nel 90% almeno dei casi in fisica è una superficie in
E^3.
Ora due parole sulla questione dell'aperto (topologico) e della frontiera.
Anche qui bisogna stare attenti.
Se abbiamo uno spazio topologico X e un sottospazio Y, può succedere
che un insieme aperto in Y non lo sia in X.
L'esempio ovvio è proprio il disco (senza contorno).
In E^2 è aperto, in E^3 no.
In E^2 la sua frontiera è una circonferenza, in E^3 tutti i punti del
disco sono di frontiera.
(Ricordo che un punto è di frontiera se in ogni suo intorno ci sono
sia punti dell'insieme, sia del complementare.)
Giorgio ha dato la definizione di superficie chiusa, che ora dovrebbe
essere più chiara: in E^3 una superficie ha 2 dimensioni.
La chiamiamo chiusa se è compatta e non ha frontiera.
Ma attenzione: una sfera come sottoinsieme di E^3 è tutta frontiera
(come il disco di prima).
Bisogna quindi precisare che la frontiera è definita non nella
topologia di E^3, ma nella topologia /indotta/ nella sfera.
C'è però un altro modo di definire la frontiera.
Un punto di una varietà di dim. n si dice /interno/ se esiste un suo
intorno omeomorfico a una palla di E^n.
Si dice di frontiera se esiste un suo intorno omeomorfico a una
"semipalla" (e spero si capisca che cosa intendo).
(Omeomorfismo = mappa bigettiva e bicontinua.)
In questo modo la topologia dello spazio ambiente non interviene:
abbiamo dato una definizione *intrinseca*.
Ultima notazione: nella definizione di Giorgio si specifica che una
sup. chiusa deve essere compatta.
Controesempio che mostra la necessità del "compatto": un cilindro
infinito non ha frontiera, ma non è una sup. chiusa.
Ricordo anche che in E^n (e quindi in una varietà a dim. finita)
"compatto" è equivalente a "chiuso e limitato".
Il cilindro non è compatto perché non è limitato, però è chiuso (nel
senso topologico...).
Il disco di cui sopra non è compatto perché non è chiuso.
Vabbè, mi sa che ho fatto più danni che altro :-(
Anche al netto di eventuali errori, che ci saranno di sicuro.
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Elio Fabri