Введение
История аксиом разделения в общей топологии была сложной и извилистой, с множеством значений, претендующих на одни и те же термины, и множеством терминов, претендующих на одно и то же понятие.
Происхождение
До текущего общего определения топологического пространства было предложено множество определений, некоторые из которых предполагали (то, что мы сейчас понимаем как) некоторые аксиомы разделения. Например, определение, данное Феликсом Хаусдорфом в 1914 году, эквивалентно современному определению вместе с аксиомой разделения Хаусдорфа. Аксиомы разделения, как группа, приобрели важность в изучении метризуемости: вопроса о том, какие топологические пространства можно снабдить структурой метрического пространства. Метрические пространства удовлетворяют всем аксиомам разделения; однако изучение пространств, удовлетворяющих лишь некоторым аксиомам, помогает в построении понятия полной метризуемости. Первыми, изученными вместе таким образом, аксиомами разделения были аксиомы для пространств T0, пространств Гаусдорфа, регулярных пространств и нормальных пространств. Топологи присвоили этим классам пространств обозначения T1, T2, T3 и T4. Позднее эта система нумерации была расширена до T0, T2½, T3½ (или Tπ), T5 и T6. Но эта последовательность имела свои недостатки. Предполагалось, что любое пространство Ti является частным случаем пространства Tj, если i > j. Однако это не всегда верно, поскольку определения различаются. Например, регулярное пространство (обозначаемое T3) не обязательно должно быть пространством Гаусдорфа (обозначаемым T2), по крайней мере, согласно наиболее простому определению регулярных пространств.
Различные определения
Каждый автор соглашался с Т0, Т1 и Т2. Однако для остальных аксиом разные авторы могли использовать существенно различающиеся определения, в зависимости от решаемой задачи. Эти различия возникали из-за того, что если исходить из предположения о выполнении аксиомы T1 для топологического пространства, то различные определения (в большинстве случаев) оказываются эквивалентными. Следовательно, если такое предположение делается, то следует использовать самое простое определение. Но если это предположение не делается, то самое простое определение может оказаться неподходящим для наиболее полезного понятия; в любом случае, оно нарушило бы (транзитивное) следование Ti из Tj, допуская, например, нехаусдорфовы регулярные пространства. Топологи, работавшие над проблемой метризации, обычно исходили из T1; в конце концов, все метрические пространства удовлетворяют аксиоме T1. Поэтому они использовали простейшие определения для Ti. А когда предположение о T1 не делалось, они использовали термины ("регулярное" и "нормальное") для более сложных определений, чтобы отличать их от простых. Этот подход использовался вплоть до 1970 года, когда была опубликована книга Линн А. Стин и Дж. Артура Сибаха-младшего «Контрпримеры в топологии». В отличие от этого, общие топологи, во главе с Джоном Л. Келли в 1955 году, обычно не исходили из T1, поэтому с самого начала изучали аксиомы разделения в максимально общей форме. Они использовали более сложные определения для Ti, чтобы всегда сохранялось хорошее свойство, связывающее Ti и Tj. Затем, для более простых определений, они снова использовали термины ("регулярное" и "нормальное"). Можно сказать, что обе условности соответствуют "первоначальным" значениям; различные значения совпадают для пространств T1, которые и были исходным контекстом. Но в результате разные авторы использовали эти термины совершенно противоположным образом. Дополнительную путаницу вносит то, что в некоторых источниках проводится четкое различие между аксиомой и пространством, удовлетворяющим этой аксиоме, так что пространству T3 может потребоваться удовлетворять аксиомам T3 и T0 (например, в Энциклопедическом словаре математики, 2-е издание). С 1970 года терминология общих топологов становится все более популярной, в том числе и в других областях математики, таких как анализ. Однако единообразия в использовании пока не достигнуто.
Полностью пространства Хаусдорфа, Урисона и T2
Стин и Сибах определяют пространство Урисона как «пространство, для любых двух точек в котором существует функция Урисона». Уиллард называет это вполне хаусдорфовым пространством. Стин и Зеебах определяют вполне хаусдорфово пространство или пространство T21/2 как пространство, в котором любые две точки разделены замкнутыми окрестностями, что Уиллард называет пространством Урисона или пространством T21/2.