5. Основы тензорного анализа
5.19. Ортонормированные базисы в евклидовом пространстве
В случае евклидового пространства, в отличие от линейного аффинного, не все базисы равносильны по своим
геометрическим свойствам. Среди них можно выделить наиболее простые - так называемые ортонормированные,
которые в случае обычного пространства соответствуют базису прямоугольной декартовой системы координат.
Можно показать, что в

-мерном комплексном пространстве

и в вещественном собственно
евклидовом пространстве всегда можно выбрать базисные векторы

так, чтобы они удовлетворяли
следующим условиям:
В этом случае, как видно, метрический тензор совпадает с единичным и на таких базисах теряется
различие между ковариантными и контравариантными координатами и соответственно индексами, которые
их нумеруют:
а все геометрические соотношения будут точно такими же, как и в обычном 3-х мерном пространстве, только
лишь число координат будет равно

.
Иная ситуация наблюдается в вещественных псевдоевклидовых пространствах, для которых, как уже отмечалось,

может быть как положительным, так и отрицательным. В таких пространствах выбрать обычным
образом ортонормированный базис нельзя, но можно выбрать

ортогональных между собой векторов

, таких, что часть из них (например, первые

) будут иметь квадрат длины,
равный -1 (их называют мнимоединичными), а остальные

соответственно - (

). Количество мнимоединичных
векторов не зависит от выбора конкретного базиса, а определяется геометрической структурой псевдоевклидового
пространства. Число

таких мнимоединичных векторов называется
индексом (сигнатурой) пространства.

может принимать одно из значений от 1 до

и поэтому для заданного

существует

различных
псевдоевклидовых пространств с различной сигнатурой.
В

-мерном псевдоевклидовом пространстве индекса

метрический тензор имеет структуру:
В силу структуры метрического тензора (
355) различия между контравариантными и ковариантными
координатами или векторами хотя и не исчезают, но становятся незначительными: