如何定义流形上切向量的长度能否转化为欧式空间中的长度?如果可以如何转化?

Question

如何定义流形上切向量的长度
能否转化为欧式空间中的长度?如果可以 如何转化?

Answer 1

这称为Riemann度量.给出一个Riemann度量,就是给出了所有切向量的长度（和内积,当然,只有两个同一点处的切向量才有内积）；给出这种长度,有不同的给法,这就是不同的Riemann度量.能不能看成欧氏空间中的长度,要看怎么想,至于“转化”,我需要知道你想象中的转化具体是一个什么意思.
一点处的一个切向量,它所在的空间是这一点的切空间.
假如这个流形本身被放到了一个欧氏空间里,那么就可以直观的把这点处的切空间看成是这点的切平面（当然,不一定非得是个2维的面,取决于流形是多少维的）,这时候可以按照欧氏度量来定义这个切平面里向量的长度.这样就定义了一个Riemann度量.在定义这个度量的时候,我们其实用到了“把这个流形放到欧氏空间”里的这种放法,也就是用到了映射 i:M -> R^n,其中M是这个流形,i是个嵌入映射.刚才所给出的欧氏的这种度量,实际来源于R^n中向量的长度,这种度量称为由映射i诱导的度量.
一般情形是,我们往往不容易想象怎么把一个流形M放到一个欧氏空间里（尽管能放）,或者干脆不想（有时候维数比较大,即便知道怎么放到欧氏空间里,可能也并不直观）.这时候,一个切平面就是一个单独的欧氏空间,而没法把它看成某个大的欧氏空间里的一个平面或者什么的.