Grabedad

Ang balani^[1] o grabedad (Ingles: gravity) ay isang natural na phenomenon kung saan ang mga pisikal na katawan(bodies) ay nabibighani o naaakit sa isang pwersang proporsiyonal sa mga bugat nito. Ang grabitasyon ay pinakapamilyar na ahente na nagbibigay ng timbang sa mga bagay na may bugat at nagsasanhi sa mga ito na bumagsak sa lupa kapat ito ay nahulog. Ito ay nagsasanhi sa mga nakakalat na mga bagay para magtipon at kaya ay nagpapaliwanag ng pag-iral, pagkakabuo at hugis ng mga bagay sa kalawakan kabilang ang mga planeta gaya ng mundo, mga bituin gaya ng araw, at iba pang mga katawang makroskopiko na makikita sa sansinukob. Ang "grabitasyon" ang sanhi ng: pagkakapanatili ng mundo at ng ibang mga planeta ng sistemang Pang-araw sa mga ligiran nito sa araw, pananatili ng buwan sa ligiran nito sa mundo, sa pagkakaroon ng mga agos at pagtaas at pagbaba ng antas ng tubig (pagkati at paglaki ng tubig), sa kumbeksyon (convection; kung saan umaangat ang mga maiinit na pluido sa pamamagitan nito), sa pagpapa-init ng mga panloob ng mga nabubuong mga bituin at mga planeta magpahanggang sa mga labis na pinakamataas na mga antas ng temperatura at marami pang ibang mga phenomena. Ang grabitasyon ay inilalarawan ng pangkalahatang relatibidad bilang kurbada o pagbaluktot ng espasyo-panahon na nangangasiwa ng mosyon ng mga bagay na tigal. Ang mas simpleng batas ng grabitasyon ni Newton ay nagbibigay ng isang tumpak na aproksimasyon para sa karamihan ng mga pisikal na sitwasyon. Ang grabitasyon ay isa sa apat na pundamental na interaksiyon ng kalikasan. Ang iba ay ang dagitabbalani, malakas na interaksiyon at mahinang interaksiyon. Ito ay mas mahina kung ihahambing sa tatlo pang pangunahing lakas, datapwa't mas malayo ang nasasakop nito.

Noong 1687, ang matematikong Ingles na si Isaac Newton ay naglimbag ng Principia na nagmungkahi ng kabaligtarang-batas kwadrado ng unibersal na grabitasyon. 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.

Ang grabidad 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.^[2]

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 ng grabitasyon ni Newton sa hangganang mahinang field.^[3][4][5] 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. ^[6]