扭曲几何(warped geometry)是数学和物理学中,特别是在微分几何与广义相对论领域的一个重要概念。它描述的是度规张量可以写成特定形式的黎曼流形或洛伦兹流形,其中几何可以看作是两个部分的卡氏积(Cartesian product),但其中一个部分受到扭曲,即它的大小尺度受到另一个坐标的标量函数的调整。这种几何的度量常被称为“扭曲积度规”(warped product metric)。
在微分几何中,扭曲几何允许数学家和物理学家使用分离变量法来解相关的偏微分方程。在广义相对论中,扭曲几何有着特别重要的作用。许多爱因斯坦场方程的基本解都是扭曲几何,例如描述非旋转、不带电荷黑洞的史瓦西解,以及用于描述宇宙大尺度结构的罗伯逊-沃尔克模型。此外,扭曲几何也是弦论中蓝道尔-桑壮模型(Randall-Sundrum models)的基础,这些模型探讨了我们宇宙可能与额外维度相关的理论。
扭曲几何在广义相对论中的作用是描述时空的几何结构,特别是在引力场存在的情况下。通过研究扭曲几何,科学家们可以更好地理解引力如何影响时空的结构,以及时空结构如何影响物质和能量的分布。这对于探索宇宙的起源、结构和演化具有重要意义。