CW複形(CW complex)
CW複形是一種藉由把簡單積木——點、線段、圓盤、球——一個維度接一個維度地黏合而建成的空間,就像用珠子、鐵絲與布塊組裝模型。先撒下一些點,用弧連起其中一些,用圓盤填補某些迴圈,再嵌入更高維的球,如此繼續。這種樂高式的構造既靈活到足以搭建拓樸學家在乎的幾乎每個空間,又剛性到讓同倫論在其上乾淨地運作。
形式上,分階段建造 X。先取一個離散的點集 X^0(0-胞腔)。歸納地,從 X^{n-1} 貼上 n-胞腔以形成 n-骨架 X^n:對每個胞腔取一個閉 n-圓盤 D^n 與一個連續貼合映射 phi: S^{n-1}(其邊界球面)-> X^{n-1},再沿 phi 把 D^n 黏到 X^{n-1} 上。空間 X 是所有骨架之並,配以弱拓樸(一個集合為閉,若且唯若它與每個胞腔閉包的交為閉)——這就是 CW 中的「W」。「C」代表閉包有限:每個胞腔的閉包只與有限多個胞腔相交。開 n-胞腔是所貼圓盤的內部,X 被劃分為它的諸開胞腔。胞腔映射是對每個 n 都把源的 n-骨架送入目標的 n-骨架的映射。
CW複形是同倫論偏好的舞台,因為最強的定理恰好在此成立:懷特海定理(CW複形間的弱同倫等價是真正的同倫等價)、胞腔逼近(每個映射都同倫於一個胞腔映射)、以及逐胞腔對 pi_1 與同調的乾淨歸納計算。它們沿子複形還享有同倫延拓性質,使上纖維化論證成為例行公事。關於範圍的誠實一提:並非每個拓樸空間都是 CW複形(拓樸學家的正弦曲線不是,許多狂野的碎形也不是),但每個合理的空間——流形、代數簇、同倫意義下的函數空間——都與某個 CW複形同倫等價,而這通常正是理論所需的一切。
n-球面 S^n 有一個極簡的 CW 結構,恰好一個 0-胞腔與一個 n-胞腔:取一點,再把一個 n-圓盤的整個邊界球面 S^{n-1} 塌縮到那一點來貼上它。實射影空間 RP^n 在每個維度 0, 1, ..., n 各有一個胞腔,貼合映射為雙重覆疊 S^{k-1} -> RP^{k-1}。
兩個胞腔建出球面;每維一個胞腔建出射影空間——極簡的 CW 結構。
弱拓樸是本質且不顯然的:一個無窮 CW複形並非僅是帶著某嵌入之子空間拓樸的集合論並;從 X 出發的函數連續,若且唯若它在每個胞腔閉包上的限制連續,這在非局部緊緻的例子上可能與天真的預期不同。