刻畫幾何圖形拓撲性質的一種數。通俗地說,它是確定整個圖形中點的位置所需要的座標(或參數)的個數。直線上的點由一個座標確定,故直線的維數為1。平面上的點由兩個座標確定,故平面的維數為2。同理,日常所指的空間,其維數為3。當整個圖形為一個點時,點的維數假設為0。在19世紀前,幾何學僅從事三維或低於三維圖形的研究。19世紀以來,更高維空間的概念開始被接受。例如,日常的三維空間中點的座標是(x,y,z),再加上時間坐標t,就得到點(x,y,z,t),它們組成的空間就是最簡單的四維空間

  嚴格地講,上面關於維數的定義是含混而帶描述性的。1890年,G.皮亞諾令人吃驚地構造瞭一條能填滿正方形的“曲線”(見拓撲學)。若按上面的說法,正方形的維數就會是1,這是不合情理的。20世紀初,隨著處理抽象空間的拓撲學的發展,維數的嚴格定義顯得更必要瞭。1912年,H.龐加萊指出,若在曲線上標出一點,曲線通常就被分離成兩段,螞蟻從其中一段出發爬行,不接觸該點就無法進入另一段。因為曲線由點(0維)分離,故曲線的維數大於0而為1。曲面就不能由點分成這樣兩塊,但可以用曲線分離,從而曲面的維數應高於曲線的維數。此外,立方體不能被點或曲線分離,但可以用曲面分離,故立方體的維數為3。基於這種歸納的想法,20世紀初L.E.J.佈勞威爾以及稍後的E.切赫給出瞭維數的嚴格定義,即大歸納維數K.門傑P.S.烏雷松把上述思想局部化以後,得到另一種維數定義,稱為小歸納維數。H.L.勒貝格發現,可以用充分小的矩形把正方形覆蓋起來,使得每一點至多屬於三個小矩形,且至少有三個要相交。n維空間的方體也有類似的特性,不過這時每一點至多屬於n+1個小方體。這個事實就導致E.切赫定義瞭第三種維數,即覆蓋維數(又稱勒貝格維數)。P.S.亞歷山德羅夫定義瞭第四種維數,即同調維數

  

推薦書目

 HUREWICZ W, WALLMAN H. Dimension Theory. Princeton: Princeton Univ. Press, 1948.