什么是拓扑学，看到如下的定义，即便是学了高数若干年的我，看着也很晕菜。
拓扑是研究几何图形或空间在连续改变形状后还能保持不变的一些性质的一个学科。它只考虑物体间的位置关系而不考虑它们的形状和大小。 这种变换的条件是：在原来图形的点与变换了图形的点之间存在着一一对应的关系，并且邻近的点还是邻近的点。这样的变换叫做拓扑变换。
还是从几个有趣的题目入手来理解，什么是拓扑学吧！
七桥问题
欧拉把这个问题首先简化，他把两座小岛和河的两岸分别看作四个点，而把七座桥看作这四个点之间的连线。那么这个问题就简化成，能不能用一笔就把这个图形画出来。经过进一步的分析，欧拉得出结论——不可能每座桥都走一遍，最后回到原来的位置。并且给出了所有能够一笔画出来的图形所应具有的条件——
⒈凡是由偶点组成的连通图，一定可以一笔画成。画时可以把任一偶点为起点，最后一定能以这个点为终点画完此图。
⒉凡是只有两个奇点的连通图（其余都为偶点），一定可以一笔画成。画时必须把一个奇点为起点，另一个奇点终点。
⒊其他情况的图都不能一笔画出。（有偶数个奇点除以二可以算出此图至少需几笔画成。）
【Note】连到一点的线数目如是奇数条，就称为奇点，如果是偶数条就称为偶点
这个问题，简化成点和线的关系，和桥的长度、岛的大小等没有关系，按照拓扑学定义，只考虑了点之间的位置关系而不考虑它们的形状和大小，故属于拓扑问题，点线关系的拓扑。
四色猜想
任何一张地图只用四种颜色就能使具有共同边界的国家着上不同的颜色。—— 也就是说在不引起混淆的情况下一张地图只需四种颜色来标记就行。
这个问题，不论地图的大小，不论每一版块的形状，也是符合拓扑学定义，线面关系的拓扑。
多面体的欧拉定理
如果一个凸多面体的面数是f，顶点数是v，棱数是e，那么它们总有这样的关系：
f+v-e=2
【Note】什么是凸多面体，简单来说就是，多面体的每个面都能严丝合缝地被贴到墙面上
根据多面体的欧拉定理，可以得出这样一个有趣的事实：只存在五种正多面体。它们是正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体、正二十面体。
这个问题，也是符合拓扑学定义的，不管这个多面体有多大多小，也不管具体几个面和棱，满足数目之间的关系，线面体的拓扑。
什么是拓扑学
拓扑学是几何学的一个分支，但是这种几何学又和通常的平面几何、立体几何不同。通常的平面几何或立体几何研究的对象是点、线、面之间的位置关系以及它们的度量性质。拓扑学对于研究对象的长短、大小、面积、体积等度量性质和数量关系都无关。
举例来说，在通常的平面几何里，把平面上的一个图形搬到另一个图形上，如果完全重合，那么这两个图形叫做全等形。但是，在拓扑学里所研究的图形，在运动中无论它的大小或者形状都发生变化。在拓扑学里没有不能弯曲的元素，每一个图形的大小、形状都可以改变。例如，前面讲的欧拉在解决哥尼斯堡七桥问题的时候，他画的图形就不考虑它的大小、形状，仅考虑点和线的个数。
拓扑学起源
为何产生这么一门学科呢？实用性是什么？追根溯源，拓扑英文名是Topology，直译是 地志学 ，最早指研究地形、地貌相类似的有关学科。 几何拓扑学 是十九世纪形成的一门数学分支，它属于几何学的范畴。有关拓扑学的一些内容早在十八世纪就出现了。
不走回头路的莫比乌斯环
起源
19世纪有个几何学家，叫莫比乌斯，他在一个阳光美好的午后，静静的坐在桌前，手中拿着一个长长的纸条，不经意的把纸条拧了一个圈又把两个头对接了起来。也巧，这时正好有一只小蚂蚁到他的桌面上旅游，他微笑着对小蚂说：小朋友,到我这个新建筑上来看看吧。于是小心翼翼地把小蚂蚁请到了手中的纸上，小蚂蚁也许是感到新鲜而又陌生，也就不停的到处游荡，莫比乌斯轻轻的注视着纸上的小蚂蚁，你们猜，他发现了什么？（小蚂蚁虽没翻越任任何一处的纸边沿，却爬过了纸表面的每一个地方。）这让莫比乌斯非常惊讶，这个本来是两个面的纸条经他刚才的一接怎么变成只有一个面了呢？一个伟大的数学发现就这样在不经意间产生了，并且以发现者莫比乌斯的名字命名。
用来干啥
为何莫比乌斯带是一种拓扑结构
莫比乌斯带是二维不可定向流形（nonorientable 2d maniford）中一个重要的例子。对它的构造并不是要得出什么结论，而是代数拓扑学家构造出的各种具体流形的其中一个。数学的抽象是建立在许许多多具体实例上的，因为我们知道了许多种种曲面的例子，所以才能抽象出二维流形的概念。
拓扑有一个形象说法——橡皮几何学。因为如果图形都是用橡皮做成的，就能把许多图形进行拓扑变换。例如一个橡皮圈能变形成一个圆圈或一个方圈。但是一个橡皮圈不能由拓扑变换成为一个阿拉伯数字8。因为不把圈上的两个点重合在一起，圈就不会变成8，“莫比乌斯带”正好满足了上述要求。
为何能造出莫比乌斯环，造不出克莱因瓶子
参考此文，有些复杂，不过明白一点就行，如果真有克莱因瓶子，一个人呆在里面是出不来的。
更多好玩的莫比乌斯游戏
有一个小偷偷了一位很老实农民的东西，并被当场捕获，将小偷送到县衙，县官发现小偷正是自己的儿子。于是在一张纸条的正面写上：小偷应当放掉，而在纸的反面写了：农民应当关押。县官将纸条交给执事官由他去办理。执事官不想误判此案，但是又不敢得罪县官，你们猜他怎么做？做成“莫比乌斯带”状能改变结果吗？聪明的执事官将纸条扭了个弯，用手指将两端捏在一起。然后向大家宣布：根据县太爷的命令放掉农民，关押小偷。县官听了大怒，责问执事官。执事官将纸条捏在手上给县官看，从“应当”二字读起，确实没错。仔细观看字迹，也没有涂改，县官不知其中奥秘，只好自认倒霉。
宋朝诗人秦少游曾写过一首回形诗：“赏花归去马如飞，去马如飞酒力微，酒力微醒时已暮，醒时已暮赏花归。” （课件显示诗歌）首尾相衔，循环成趣。如果在纸条正面写上“赏花归去马如飞”，再把纸条翻转过来，在背面等距地写上“酒力微醒时已暮”。然后把纸条做成“莫比乌斯带”状，会有什么新发现呢？（顺着这个圈，你就可以反复无穷地读出秦少游的这首诗。）
升华的意义
“莫比乌斯带”听起来确实挺神奇的，但许多事情，都或多或少如此，没有清晰的界限，就如成败，看似截然相反的二个方面，一组反义词。但其实不过是一步之遥。只要你努力，失败的教训会成为成功的基石；如果你骄奢，胜利会转瞬即逝，失败接踵而来。呵呵，原来小小的纸圈上还藏着做人的大道理呢！
