Grabidad

Teoriya ng kadagsinan (grabitasyon) ni Newton

Noong 1687, ang matematikong Ingles na si Isaac Newton ay naglimbag ng Principia na nagmungkahi ng kabaligtarang-batas kwadrado ng unibersal na kadagsinan. Ang teoriyang ito ni Newton ay nagtamasa ng pinakadakilang tagumpay nang ito ay gamitin upang hulaan ang eksistensiya ng Neptune batay sa mga mosyon ng Uranus na hindi maipapaliwanag sa pamamagitan ng mga aksiyon ng ibang mga planeta. Ang mga kalkulasyon ng parehong sina John Couch Adams at Urbain Le Verrier ay humula ng pangkalahatang posisyon ng planetang ito at ang mga kalkulasyon ni Le Verrie ang tumungo sa pagkakatuklas ni Johann Gottfried Galle ng Neptune. Ang pagkakaiba sa ligiran ng planetang Mercury ang nagturo sa kamalian ng teoriya ni Newton. Sa dulo ng ika-19 na siglo, nabatid na ang ligiran ay nagpakita ng kaunting mga perturbasyon na hindi buong maipapaliwanag ng teoriya ni Newton ngunit ang lahat ng mga paghahanap sa isang pang katawang nagugulo gaya ng isang planetang umikot sa araw na mas malapit kesa sa Mercury ay hindi naging mabunga. Ang isyung ito ay nalutas noong 1916 ng teoriyang pangkalahatang relatibidad ni Albert Einstein na nagpaliwanag ng maliit na pagkakaiba sa ligiran ng planetang Mercury.

Pangkalahatang relatibidad

Ang kadagsinan ay kasalukuyang inilalarawan ng makabagong pisika sa pamamagitan ng teoriyang pangkalahatang relatibidad ni Albert Einstein na kanyang inilathala noong 1916 at pumalit sa batas ng unibersal na grabitasyon ni Newton. Ang batas ng unibersal na grabitasyon ni Newton ay isang mahusay na aproksimasyon o pagtatantiya kung ang mga grabitasyonal na field ay relatibong mahina at ang hagibis ay mas mabagal kumpara sa bilis ng liwanag. Kapag inalis ang kurbada ng kalawakan sa ekwasyon ng teoriyang pangkalahatang relatibidad, ito ay nagtatagpo sa batas ng unibersal na grabitasyon ni Newton ngunit kung ang kurbada ng kalawakan ay mahalaga gaya ng sa mga labis na malalaki at mabibilis na mga katawan, ang grabitasyon ni Newton ay hindi tamang humuhula sa mosyon ng mga katawan na ito. Ang isang halimbawa nito ang isang maliit na katawan na umiikot sa isang bituing neutron. Ang ligiran nito ay hindi na eliptiko at may komplikadong hugis.

Mekanikang quantum

Pagkatapos ng ilang mga dekada nang matuklasan ang pangkalahatang relatibidad, natantong ang pangkalahatang relatibidad ay hindi umaayon sa mekanikang quantum. Ang mga graviton ay iminungkahi dahil sa dakilang tagumpay ng teoriyang quantum field(sa partikular ang Pamantayang Modelo) sa pagmomodelo ng pag-aasal ng lahat ng iba pang mga pundamental na pwersa ng kalikasan bilang pinamamagitan ng mga elementaryong partikulo. Ang dagitabbalani ay ng photon, ang malakas na interaksiyon ng gluon, ang mahinang interaksiyon ng mga boson na W at Z. Ang hipotesis ay ang grabitasyonal na interaksiyon ay pinamamagitan rin ng hindi pa natutuklasang elementaryong partikulo na tinawag na graviton. Sa klasikong hangganan, ang teoriyang ito ay liliit sa pangkalahatang relatibidad at umaayon sa batas kadagsinan ni Newton sa hangganang mahinang field. Ang mga pagtatangka na palawigin ang Pamantayang Modelo o iba pang mga teoriyang quantum field sa pamamagitan ng pagdadagdag ng mga graviton ay tumutungo sa mga malubhang teoretikal na kahirapan sa mataaas na mga lakas(mga prosesong sumasangkot sa mga enerhiyang malapit sa o mataas sa skalang Planck) dahil ang mga inpinidad ay lumilitaw sanhi ng mga epektong quantum o sa teknikal na mga termino, ang grabitasyon ay hindi renormalisable. Dahil sa ang klasikong pangkalahatang relatibdiad at mekanikang quantum ay hindi magkaayon sa gayong mga enerhiya, mula sa teoretikal na pananaw, ito ay hindi maipagtatanggol. Ang isang posibleng solusyon ang pagpapalit ng mga partikulo ng tali.