Une question

Bonjour,
une question m'a été posée par un non matheux. la personne dit il y a une notion comprise uniquement par les matheux; Il ajouta peut tu m'expliquer qu'est ce que la topologie.
Comment vous expliquer la topologie pour un non matheux
Le 😄 Farceur


Réponses

  • Tu peux tenter une approche basique de ce qu'est un ouvert pour la topologie usuelle sur \(\mathbb{R}\) et \(\mathbb{R}^{2}\), lui dire ce qu'est un espace métrique intuitivement, lui montrer qu'on peut définir plusieurs distances (les plus intuitives étant à mon sens l'euclidienne bien sûr et la distance de Manhattan). Tu peux ainsi lui dire qu'une approche de la topologie est de ne plus considérer la distance, mais les objets identiques à "déformation continue (sans brisure ni saut brusque) près". Expliquer ce qu'est une surface intuitivement et comment un cube et une sphère sont homéomorphes, mais ne le sont pas à un tore me semblent assez sympa pour donner un avant-goût de ce qu'est la topologie telle qu'on la découvre dans les cours d'introduction à la topologie.
    Du moins, c'est en synthèse comme cela qu'on me l'a expliqué avant que je ne la découvre formellement et comme ça que je l'explique quand une question m'est posée à ce sujet.
    Bien entendu, ce n'est que mon humble avis et les nombreux pédagogues de ce forum proposeront probablement de meilleures explications :)
  • Bonjour

    je cherches des explications comme celles d'Einstein. Un enfant a posé à Einstein qu'est ce que la relativité : Einstein avait ce dons d'expliquer les notions les plus compliquées d'une façon si simple. il a donné l’exemple célébré du voyageur dans une navette propulsée à la vitesse de la lumière et l'exemple de l'ascenseur.
    Le 😄 Farceur


  • Le plus simple est de dire qu'on s'intéresse à ce qui se conseve en déformant ou / et en collant sans déchirer ; les exemples et contre exemples abondent ; on peut tranformer un carré plein en disque plein ( faire remarquer ce qu'on perd avec les coins ); on peut tranformer une bande papier en cylindre ou en bande de Möbius etc............
  • Bonjour, sans aller jusqu'à Einstein, l'explication précédente est déjà satisfaisante. Dans mon cas, on m'avait expliqué la topologie avec une nappe de table (resp. un élastique)... l'idée étant que ces objets peuvent être déformés, pliés, étirés, tordus, etc. de sortes qu'ils prennent diverses apparences, et pourtant ce sont les mêmes objets: une nappe (resp. un élastique). La topologie s'intéresse aux propriétés d'objets qui ont l'air différents, mais qui sont les mêmes. La topologie donne les propriétés de tels objets que l'on peut plier, tordre, étirer sans percer ni déchirer. Et après une petite question : peut-on déformer une sphère pour en faire un bol ? une tasse ?
  • Pour être encore plus concret, on peut aussi évoquer la cartographie et les problèmes que posent le transfert d'une sphère sur un rectangle ou disque...
  • On peut aussi être plus concret en disant simplement que c'est un cadre permettant de parler de limites et de continuité.
  • Bonjour
    On est devant un non matheux
    par exemple si on veut expliquer la topologie à une personne qui fait de la philosophie ( c’était mon cas) évitons les notions purement mathématiques
    j'ai eu la surprise quand j'ai expliqué qu'une topologie permet de dire si on peut déformer un objet en un tel autre objet et j'ai donné l'exemple d'un ballon qu'on peut la transformer en un bole et le malin répliqua est ce que ta topologie permettra de remettre ton objet déformé en son état initiale ( pour moi un difféomorphisme agit dans les deux sens) mais j'ai senti le piège car pour passer du ballon au bole on applique des forces de l’extérieur vers l’intérieur mais pour passer du bole au ballon ce n'est pas évident d'expliquer qu'on peut étirer
    Le 😄 Farceur


  • Déformer un objet en un autre : qu'est-ce que ça veut dire ? Une bande de Moebius se déforme par rétraction sur un cercle ; c'est ça ? Ou alors on veut dire que deux objets sont homéomorphes ?
    Puis, un ballon c'est quoi ? Une sphère un peu épaissie ? Et bol ? Une hémisphère un peu épaissie ? Les deux sont homéomorphes ?
  • Bonjour
    Alors comment tu peux expliquer la topologie Ga-Bu-Zo-Meu en 4 mots
    Le 😄 Farceur


  • ((H)) a écrit:
    On peut aussi être plus concret en disant simplement que c'est un cadre permettant de parler de limites et de continuité.
    Oui ça me paraît l'approche la plus compréhensible et aussi la plus rigoureuse, car définir une topologie sur $E$ , c'est exactement décider pour chaque partie $A$ de $E$ quels sont les points $b$ de $E$ qui en seront les points d'accumulation (les points limites de points de $A$ peut-on dire.)
  • Je doute très sérieusement que ces explications à base de "objets étudiés à déformations près" puissent donner une image mentale ayant un rapport sérieux avec ce qu'est réellement la topologie. La vulgarisation est la plupart du temps de l'escroquerie intellectuelle : on prétend expliquer A, on explique B et on laisse croire qu'on a expliqué A ou qu'on en a donné les grandes lignes. La plupart du temps, il n'y a à peu près aucun rapport entre A et B. C'est un sujet dont tu pourras d'ailleurs discuter avec ton philosophe, il aura probablement des choses intelligentes à dire sur le sujet !

    Si c'est réellement un philosophe alors ce n'est pas un imbécile. Si vous êtes de plus tous les deux prets à consacrer du temps à la notion de topologie, tu devrais pouvoir lui donner une image plus juste de la topologie que cette fumisterie que j'ai évoquée plus haut. C'est en plus très loin d'être une notion particulièrement difficile !
  • Alors comment tu peux expliquer la topologie Ga-Bu-Zo-Meu en 4 mots

    Ga Bu Zo Meu (mais il faut être philosophe shadock pour comprendre).
  • Je pense qu'une approche intuitive et visuelle, même incomplète (mais pas fausse), est nettement plus intéressante pour un "non-matheux" (j'entends par là quelqu'un qui s'intéresse de loin aux mathématiques, mais qui n'en fait pas ou ne désire pas en faire avec rigueur et formalisme) qu'une explication sans doute nettement plus rigoureuse comme la vôtre. Cela ne parle pas à beaucoup de gens la notion de limite, qui se trouve définie avec la notion de distance lorsqu'on l'apprend dans le secondaire.
  • Alors comment tu peux expliquer la topologie Ga-Bu-Zo-Meu en 4 mots

    Peut-être qu'on ne peut pas, tout simplement.

    Je me répète un peu mais, à moins de faire dans l'escroquerie intellectuelle (voir de ne pas savoir soi-même ce qu'est la topologie) je ne vois pas trop où peut mener une soupe sur des histoires de déformations (à moins d'être face à un génie mathématique qui s'ignore et qui réussit à partir de là à reconstruire tout seul ce qu'est la topologie !).

    Partir de la notion de limite (même intuitivement sans aller dans les questions de quantifications qui sont difficiles pour beaucoup de gens (un des grands mystères de la vie à mes yeux)), de distance, s'en affranchir etc. me paraît bien plus sain. Si le type en face se perd, tant pis ! Au moins on ne l'aura pas escroqué en lui faisant croire qu'il avait compris alors qu'en fait il a simplement vaguement compris un truc sans lien sérieux avec le sujet initial.
  • Bonjour
    Entre nous les matheux; définir une topologie sur un ensemble c'est définir ces ouverts stables par réunion quelconques... et les notions de limites de continuités viennent après
    Un conseil; ne discuter jamais avec un philosophe les notions de limites , de continuité et l'infini. J'en retiens de très mauvais souvenir.
    Le 😄 Farceur


  • gebran0 a écrit:
    définir une topologie sur un ensemble c'est définir ces ouverts stables par réunion quelconques... et les notions de limites de continuités viennent après
    Pas forcément, tu peux rigoureusement définir une topologie par la fermeture des ensembles, pour tout $A$ tu définis $\overline A$, c'est une façon tout aussi valable de définir une topologie. La notion de point limite (une suite de points de $A$ qui s'approche de plus en plus d'un élément $b$) me paraît facilement accessible et je répète tu peux définir une topologie en partant de là.
  • Bonjour

    Merci à vos tous
    En résumé ( de vos suggestions) la topologie tourne autour des voisinages, limites et continuités



    J'ai trouvé dans une encyclopédie de Larousse cette definition et un historique

    Branche des mathématiques, appelée initialement analysis situs (analyse de situation), devenue ensuite tout à fait autonome, et où, selon Riemann, on étudie les propriétés invariantes sous l'effet de transformations biunivoques continues.

    Historique

    Donner un fondement mathématique précis à la notion, a priori intuitive, de voisinage et aux notions de limite et de continuité est l'objectif de la topologie générale. Ces notions furent utilisées sans être conceptualisées jusqu'à ce qu'au début du xixe s. Abel, Cauchy et Bolzano prennent conscience de la nécessité de définir la limite d'une suite et la continuité d'une fonction. Au milieu du xixe s., B. Riemann entrevoit la possibilité de considérer les ensembles de fonctions comme des espaces au même titre que l'ensemble des points d'un espace euclidien ; cette idée connaît un début de réalisation après l'étude (par G. Cantor) des propriétés des sous-ensembles de la droite réelle (puis, plus tard, du plan et de l'espace). Maurice Fréchet, réfléchissant sur la notion de distance, introduit les espaces métriques. De son côté, Félix Hausdorff (1914) définit les espaces topologiques par des axiomes qui sont à peu près identiques à ceux utilisés aujourd'hui. L'objectif de la topologie générale sera dès lors de définir les notions fondamentales d'ouvert, de fermé, de compact, etc., et d'étudier les liens entre espaces topologiques, espaces métrisables, etc. Les prolongements principaux actuels de la topologie sont la topologie algébrique ou combinatoire (aux applications nombreuses dans la théorie des équations) et la topologie différentielle.
    De la géométrie à la topologie

    La topologie s'apparente à la géométrie puisqu'elle s'intéresse aux formes dans l'espace, mais la géométrie s'occupe de formes rigides, et la topologie de formes malléables. Dans la géométrie, deux figures sont égales quand on passe de l'une à l'autre par un déplacement. L'objet est resté le même mais a changé d'emplacement. Tandis que, en topologie, une bouée et une tasse (avec anse) sont des surfaces topologiquement équivalentes car, à partir d'une des deux formes en caoutchouc, on peut envisager d'obtenir la deuxième par une transformation continue qui ne provoque ni coupure ni déchirure. Ce sont deux figures homéomorphes.
    La notion de continuité

    Dans un repère, une courbe qui passe à la fois au-dessus et au-dessous de l'axe des abscisses traverse nécessairement cet axe au moins une fois. Cette formulation établie par d'Alembert n'est démontrable que si l'on précise les continuités de la courbe et de l'axe ainsi que la forme du plan. Mais il est également nécessaire de définir précisément la notion même de continuité. Or, historiquement, celle-ci est restée, jusqu'au xixe s., une notion évidente (et intuitive) ; l'une des tâches des premiers mathématiciens qui travaillèrent sur la topologie a été d'en donner une définition rigoureuse : N. Abel, A. Cauchy ou B. Bolzano prennent conscience de la nécessité de définir la limite d'une suite et la continuité d'une fonction.
    La forme de l'espace

    Celle-ci a également son importance. Si l'on considère un plan limité par une frontière et si l'on suppose le déplacement d'une fourmi dans ce plan, l'insecte ne pourra parcourir qu'une des faces du plan sans franchir la frontière. Par contre, sur un ruban de Möbius, surface ne présentant qu'un seul côté, la fourmi pourra parcourir l'intégralité de la surface sans avoir à franchir le bord du ruban.
    Les domaines de la topologie

    Les exemples précédents recouvrent deux aspects différents et complémentaires de la topologie. La topologie générale rend compte de notions telles que continuité, limite, bord, frontière et nécessite pour cela qu'on examine la nature de ce qui est autour des points, c'est-à-dire leur voisinage. On peut aussi décrire ces notions de topologie générale à l'aide de structures algébriques telles que les groupes ; on parle alors de topologie algébrique.
    Le 😄 Farceur


  • La topologie est aussi un langage qui est bien utile en analyse.

    Exemple:

    "Une fonction de E dans F , deux espaces topologiques, est dite continue, si l'image réciproque par f d'un ouvert de F est un ouvert de E".
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