Cố gắng hiểu về sự uốn cong của không gian và thời gian cũng giống như hình dung về một cảnh trong bộ phim "Alice in Wonderland" nơi mà một căn phòng có thể thay đổi vị trí và kích thước của nó...
Cách mô tả thông dụng nhất cho tính cong của không-thời gian là ví dụ về một vật nặng đặt trên một tấm đàn hồi và làm nó lõm xuống. Tuy vậy trên thực tế các nhà vật lý nói rằng sự cong của không thời gian hết sức phức tạp và họ chưa thể hiểu được nó một cách chi tiết. Nhưng những công cụ mới kết hợp giữa lý thuyết và mô phỏng trên máy tính đưa đến cho các nhà vật lý một cách tốt hơn để hình dung về ảnh hưởng của lực hấp dẫn lên cấu trúc của không gian.
Các nhà nghiên cứu tại Caltech, đại học Cornell và viện vật lý lý thuyết quốc gia tại nam Phi đã phát triển những định nghĩa mà họ gọi là dòng thẳng và dòng xoáy (tendex lines & vortex lines) để mô tả sóng hấp dẫn. Các nhà nghiên cứu cho biết dòng thẳng và dòng xoáy này mô tả lực hấp dẫn trong không-thời gian cong giống như các đường sức điện và từ trường mô tả các lực điện từ.
David Nichols, sinh viên tốt nghiệp Caltech và là người đưa ra cái tên "tendex" cho biết: Các đường thẳng (tendex) mô tả các lực trải thẳng trong không-thời gian, như lực hấp dẫn giữa Mặt Trăng và Trái Đất gây ra thủy triều, hay việc nhà du hành bị xé nát khi rơi vào một lỗ đen.
Trong khi đó, các dòng xoáy (vortex) mô tả tính xoắn của không gian, nếu như nhà du hành rơi vào đường xoắn này, cơ thể anh ta sẽ bị vặn như khi người ta vắt một cái khăn ướt.
Khi thực hiện các vụ va chạm lỗ đen mô phỏng trên máy tính, các nhà nghiên cứu thấy các dòng xoáy (vortex) có dạng chiếc bánh rán bay ra từ lỗ đen mới sau vụ va chạm như những vòng khói. Tùy vào góc và vận tốc va chạm mà các dòng thẳng và xoáy (mà chính là sóng hấp dẫn) sẽ cư xử khác nhau.
Tiến sĩ Geoffrey Lovelace (thành viên nhóm Cornell): "Mặc dù chúng tôi phát triển các công cụ này cho vụ va chạm giữa các lỗ đen, nhưng nó có thể được ứng dụng cho bất cứ trường hợp nào không-thời gian bị uốn cong. Ví dụ, tôi nghĩ rằng người ta có thể ứng dụng các dòng thẳng và xoáy cho vũ trụ học, sự xé nát các ngôi sao bởi lỗ đen và các điểm kì dị bên trong các lỗ đen. Chúng sẽ trở thành những công cụ chính cho thuyết tương đối rộng".
Các nhà nghiên cứu cho biết các dòng thẳng và xoáy này đưa tới một phương pháp hiệu quả để hiểu rõ hơn về bản chất của vũ trụ.
Công trình này đã được công bố ngày 11/4/2011 trên Physical Review Letters.
Nguồn: Caltech, UniverseToday
