Các nhà vật lý từ Đại học Vanderbilt đã phát hành một ứng dụng iOS đột phá cho phép người dùng hình dung các hiệu ứng thấu kính hấp dẫn của hố đen thông qua camera iPhone. Ứng dụng được phát triển bởi nhóm nghiên cứu do Giáo sư Alex Lupsasca dẫn đầu, mang đến sự kết hợp độc đáo giữa giá trị giáo dục và mô phỏng vật lý tiên tiến.
Vật lý hố đen thời gian thực
Ứng dụng triển khai các phương trình thấu kính hấp dẫn phức tạp từ thuyết tương đối rộng để tạo ra hình ảnh chính xác về mặt vật lý. Người dùng có thể trải nghiệm cả hố đen tĩnh ( Schwarzschild ) và hố đen quay ( Kerr ), với khả năng điều chỉnh các thông số quay của hố đen quay. Ứng dụng xử lý luồng video từ cả camera trước và sau theo thời gian thực, thể hiện khả năng tính toán ấn tượng của GPU iPhone hiện đại.
Thông số kỹ thuật của ứng dụng:
- Dung lượng: 67.1 MB
- Nền tảng: iPhone
- Yêu cầu iOS: Ban đầu được liệt kê là 17.5+ (đang được điều chỉnh để hỗ trợ các phiên bản cũ hơn)
- Danh mục: Giáo dục
- Giá: Miễn phí
- Quyền riêng tư: Không thu thập dữ liệu
- Tính năng:
- Mô phỏng hố đen tĩnh ( Schwarzschild )
- Mô phỏng hố đen quay ( Kerr )
- Các thông số quay có thể điều chỉnh
- Xử lý nguồn camera theo thời gian thực
- Nhiều chế độ xem (Góc nhìn thực tế/Góc nhìn toàn cảnh)
Triển khai kỹ thuật và phương pháp mã nguồn mở
Nhóm phát triển đã áp dụng phương pháp tiếp cận tinh vi cho chức năng cốt lõi của ứng dụng, triển khai ánh xạ tọa độ kết cấu cho chế độ hố đen tĩnh trực tiếp trên GPU. Đối với các tính toán hố đen quay Kerr phức tạp hơn, nhóm đã tính toán trước các kết cấu bằng Mathematica do cần đến phép tính dấu phẩy động độ chính xác kép. Toàn bộ dự án đã được phát hành dưới dạng mã nguồn mở theo giấy phép GPL-3.0, khuyến khích sự tham gia của cộng đồng và sử dụng cho mục đích giáo dục.
Phát triển tương lai và phản hồi từ cộng đồng
Cộng đồng đã thể hiện sự quan tâm đặc biệt đến khả năng triển khai thực tế gia tăng (AR), với các nhà phát triển đang xem xét tích hợp với Apple Vision Pro. Như một thành viên cộng đồng nhận xét:
Sẽ rất thú vị nếu có thể ghim một hố đen với bán kính nhất định vào phòng khách của tôi, và đi xung quanh nó! Có thể biến nó thành trải nghiệm xã hội bằng cách cho phép các hố đen mà mọi người thả ở đâu đó trong thực tế hợp nhất với nhau.
Mặc dù những tính năng như vậy đặt ra những thách thức kỹ thuật, bao gồm nhu cầu quét môi trường 360 độ hoàn chỉnh, nhóm phát triển đã bày tỏ sự quan tâm đến việc khám phá những khả năng này trong các bản cập nhật tương lai.
Ứng dụng là một phần trong nỗ lực tiếp cận rộng rãi hơn nhằm thu hút công chúng với vật lý hố đen, trùng với sự phát triển của sứ mệnh không gian Black Hole Explorer (BHEX). Sứ mệnh này nhằm chụp những hình ảnh thiên văn sắc nét nhất từng được thực hiện, có khả năng phân giải vòng photon lý thuyết xung quanh hố đen.
Những hạn chế hiện tại bao gồm việc triển khai chỉ dành cho iOS và một số vấn đề về độ ổn định ban đầu, mặc dù các nhà phát triển đang tích cực giải quyết những vấn đề này. Nhóm đã lên kế hoạch cải tiến cho bản cập nhật tiếp theo, bao gồm các tùy chọn để chuyển đổi góc nhìn camera và chụp ảnh màn hình.
Nguồn tham khảo: Black Hole Vision App Store Preview