Ang Kahanga-hangang Puwersa ng Grabedád

MGA 300 taon na ang nakalipas, ipinaliwanag ni Isaac Newton kung paano gumagana ang grabedád. Inisip niya ang isang taong naghahagis ng isang bagay mula sa tuktok ng isang di-karaniwang mataas na bundok. Kung basta ihuhulog, ang bagay ay babagsak, kung paanong babagsak ang isang mansanas, pababa sa lupa.

Gayunman, kung ito ay ihahagis pasulong, ito ay susunod sa isang kurbadang landas sa pagbagsak sa lupa. Saka ikinatuwiran ni Newton na kung ihahagis nang mabilis, ito’y iikot sa lupa sa isang orbita.

Mula sa paliwanag na ito, ang kaugnayan sa pagitan ng grabedád at ng mga pagkilos ng buwan at ng mga planeta ay naging maliwanag sa kaniya: ang buwan ay nananatili sa isang orbita sa palibot ng lupa dahil sa hila ng grabedád ng lupa at ang mga planeta ay nananatili sa kani-kanilang orbita dahil sa grabedád ng araw.

Isang Pansansinukob na Batas

Pagkatapos ng maingat na pag-aaral, si Newton ay gumawa ng isang eksaktong matematikal na paglalarawan ng pansansinukob na batas na ito. Sa madaling pananalita, ang pormula ni Newton ay nagsasabi na ang lahat ng bagay, maliit o malaki, ay naghihilahan sa isa’t isa, ang lakas ng hilang iyon ay depende sa kung gaano kalaki ang mga bagay at ang layo sa pagitan nila.

Taglay ang ilang pagpapakinis, ginagamit pa rin ng mga siyentipiko ang pangunahing mga pormula ni Newton na naglalarawan sa grabedád, lalo na sa pagpaplano ng mga pakikipagsapalaran sa kalawakan gaya ng pagpapadala ng space probe upang masalubong ang kometang Halley noong 1985. Sa katunayan, ginamit ng astronomong Ingles na si Edmond Halley, kasamahan ni Newton, ang mga teoriya ni Newton upang hulaan ang taon kung kailan lilitaw na muli ang kometang iyon.

Ang mga tuklas ni Newton ay nagbigay sa kaniya ng isang pagsulyap sa kaayusan na makikita sa sansinukob, isang kaayusan na resulta ng matalinong disenyo. Subalit ang kaniyang gawa ay hindi siyang pangwakas na salita sa paksang ito. Sa simula ng siglong ito, natanto ng mga siyentipiko na ang ilang mga aspekto ng mga teoriya ni Newton ay hindi sapat, iba-iba pa nga.

Si Einstein at ang Grabedád

Noong 1916 iniharap ni Albert Einstein ang kaniyang panlahat na teoriya ng relativity. Ang kaniyang kahanga-hangang tuklas ay na ang grabedád ay hindi lamang humihugis sa sansinukob kundi inuugitan rin naman nito ang paraan ng pagtingin at pagsukat natin dito. Aba, apektado pa nga ng grabedád ang paraan ng pagsukat natin sa panahon!

Minsan pa, isang ilustrasyon ang tumutulong upang linawin ang mga bagay. Gunigunihin ang kalawakan na gaya ng isang walang takdang sapin na goma. Ngayon, ang paglalagay ng isang bagay sa sunud-sunurang sapin ay magpapangyari ritong magkaroon ng dimpol o lubak. Sang-ayon sa paglalarawan ni Einstein, ang lupa, ang araw, at ang mga bituin ay parang mga bagay sa isang sunud-sunurang banig, pinangyayaring kumurba ang kalawakan. Kung pagugulungin mo ang isa pang bagay sa sapin na goma, ito ay ililihis sa kurbadang landas ng lubak na dako sa paligid ng unang bagay.

Sa katulad na paraan, ang lupa, ang mga planeta, at ang mga bituin ay umaandar sa kurbadang mga landas, sinusundan ang natural na “mga lubak” sa kalawakan. Kahit na ang silahis ng liwanag ay naililihis kapag dumaraan malapit sa malalaking bagay sa sansinukob. Higit pa riyan, ang mga pormula ni Einstein ay nagsasabi na ang liwanag na naglalakbay laban sa grabedád ay mawawalan ng ilang enerhiya nito, gaya ng mapapansing bahagyang pagbabago sa kulay sa pulang dulo ng spectrum. Tinatawag ng mga pisisista ang palatandaang ito na gravitational redshift.

Sa gayon, bukod sa paglilinaw ng mga pagkakaibang bumabangon sa mga tuklas ni Newton, isinisiwalat ng teoriya ni Einstein ang bagong mga sekreto kung paano gumagana ang grabedád sa sansinukob.

Kahanga-hangang mga Epekto

Ang kakayahan ng grabedád na apektuhan ang paraan ng paglalakbay ng liwanag ay nagbabangon ng ilang kataka-takang mga resulta na napansin ng mga astronomo.

Ang mga naglalakbay sa disyerto ay malaon nang pamilyar sa mga malikmata​—mga ilusyon ng mata na para bang tubig na kumikinang sa lupa. Ngayon, nakunan ng larawan ng mga astronomo ang kosmikong “mga malikmata.” Paano nangyari ito?

Ang liwanag mula sa isang malayong bagay, inaakalang siyang aktibong nukleo ng isang galaksi at tinatawag na isang quasar (o, quasi-stellar na bagay), ay dumaraan sa namamagitang mga galaksi sa linyang natatanaw mula sa lupa. Habang ang liwanag ay nagdaraan sa mga galaksi, ito ay binabaluktot ng mga puwersa ng grabedád. Ang pagbaluktot ng liwanag ay nag-aanyo ng dalawa o higit pang mga larawan ng isang quasar. Ang isang nagmamasid sa lupa, inaakalang ang liwanag ay tuwirang patungo sa kaniya, ay naghihinuha na nakakakita siya ng higit sa isang bagay.

Ang isa pang kahali-halinang aspekto buhat sa gawa ni Einstein ay may kaugnayan sa mga black hole. Ano ba ang ito, at ano ang kaugnayan nito sa grabedád? Isang payak na eksperimento ang sumasagot nito.

Subukan mong maghagis ng isang bagay sa ibabaw ng iyong ulo. Mapapansin mo na ito ay tumataas sa isang tiyak na taas, humihintong sandali, at saka muling babagsak sa lupa. Iba naman kung tungkol sa liwanag. Ang isang silahis ng liwanag ay maaaring tumakas sa grabedád ng lupa sapagkat ito ay naglalakbay nang mabilis.

Ipalagay mo ngayon na ang puwersa ng grabedád ay mas malakas, may sapat na lakas upang hadlangan ang pagtakas kahit na ng liwanag. Mula sa gayong bagay, walang makatatakas. Ang bagay mismo ay hindi makikita sapagkat walang liwanag ang makatatakas sa grabedád nito at makararating sa mata ng nagmamasid sa labas, kaya ang pangalang black hole.

Ang astronomong Aleman na si Karl Schwarzschild ang unang nagpakita ng posibilidad, sa teoriya, ng mga black hole. Bagaman wala pa, hanggang sa ngayon, ng maliwanag na patotoo na ang mga black hole ay talagang umiiral nga sa sansinukob, kinilala ng mga astronomo ang maraming posibleng mga kandidato. Ang mga black hole ay maaari ring ang natatagong pinagkukunan ng lakas ng mga quasar.

Mga Alon ng Grabedád

Batay sa gawa ni Einstein, mailalarawan din natin ang grabedád sa isang di-nakikitang habi, pinag-uugnay at hinahawakang sama-sama ang sansinukob. Ano ang nangyayari kapag ginulo ang habi?

Isaalang-alang muli ang ilustrasyon ng sapin na goma, at ipagpalagay mo na isang bagay sa sapin ay biglang itulak na paroo’t parito. Ang mga pagyanig sa sapin ay gugulo sa kalapit na mga bagay. Sa gayunding paraan, kung ang isang bituin ay marahas na “itulak,” mga alon sa kalawakan, o mga alon ng grabedád, ay maaaring likhain. Ang mga planeta, mga bituin, o mga galaksi na nasa landas ng alon ng grabedád ay makararanas ng pagliit at paglaki mismo ng kalawakan​—parang sapin na goma na yumayanig.

Yamang ang mga along ito ay hindi pa natutuklasan, anong patotoo mayroon ang mga siyentipiko na ang teoriya ni Einstein ay tama? Ang isa sa pinakamabuting palatandaan ay nagmumula sa isang sistema ng bituin na kilala bilang binary pulsar. Ito ay binubuo ng dalawang neutron na mga bituin sa orbita sa iisang sentro, na may panahon ng pag-ikot na halos walong oras.a Ang isa sa mga bituing ito ay isang ring pulsar​—ito ay naglalabas ng pulso ng radyo habang ito ay umiikot, parang masaklaw na silahis ng liwanag buhat sa isang parola. Dahil sa eksaktong pagsasaoras ng pulsar, maiguguhit ng mga astronomo ng mapa ang orbita ng dalawang bituin nang tamang-tama. Nasumpungan nila na ang oras ng orbita ay unti-unting bumabagal na kasuwato ng teoriya ni Einstein na ang mga alon ng grabedád ay inilalabas.

Sa lupa, ang epekto ng mga alon na ito ay napakaliit. Upang ilarawan: Noong Pebrero 24, 1987, nakita ng mga astronomo ang isang supernova​—isang bituin na dumaraan ng isang kagila-gilalas na pagbabago, nagliliyab na may ningning ng milyun-milyong mga araw habang hinihipan nito ang panlabas na suson nito. Ang mga alon ng grabedád na gawa ng supernova ay magpapangyari, sa lupa, ng pagyanig na ang sukat ay isang-kamilyon ng diyametro ng isang atomo ng hidroheno. Bakit napakaliit na pagbabago? Sapagkat ang enerhiya ay maikakalat sa napakalaking distansiya sa panahong dumating ang mga alon sa lupa.

Nakalilito

Sa kabila ng maraming pagsulong sa kaalaman, ang ilang pundamental na mga aspekto ng grabedád ay nakalilito pa rin sa mga siyentipiko. Malaon nang ipinalalagay na pangunahing nang may apat na puwersa​—ang puwersang elektromagnetiko na siyang may pananagutan sa elektrisidad at magnetismo, ang mahina at malakas na mga puwersang kumikilos sa loob ng nukleo ng atomo, at ang grabedád. Subalit bakit apat? Maaari kayang ang lahat ng apat ay kapahayagan ng nag-iisang pangunahing puwersa?

Napatunayan kamakailan na ang puwersang elektromagnetiko at ang mahinang puwersa ay mga kapahayagan ng isang saligang palatandaan​—ang electroweak interaction​—at sinisikap na pagkaisahin ng mga teoriya ang malakas na puwersa sa dalawang ito. Gayunman, ang grabedád ang naiiba​—wari bang hindi ito katugma ng iba.

Inaasahan ng mga siyentipiko na darating ang mga himaton mula sa bagong mga eksperimento na isinagawa sa piraso ng yelo sa Greenland. Ang mga sukat na ginawa sa ilalim ng dalawang-libong-metrong-lalim na butas sa yelo ay waring nagpapakita na ang puwersa ng grabedád ay iba sa kung ano ang inaasahan. Sa mga dating eksperimento, na isinagawa sa ilalim ng mga minahan at sa itaas ng mga tore ng telebisyon, ay nagpapakita rin ng isang misteryosong bagay na nagpapangyari ng mga pagkakaiba sa mga hula ng paglalarawan ng grabedád ni Newton. Samantala, sinisikap ng ilang tagapagpaliwanag na makagawa ng isang bagong matematikal na paraan, ang “superstring theory,” upang pag-isahin ang mga puwersa ng kalikasan.

Grabedád​—Mahalaga sa Buhay

Ang mga tuklas kapuwa nina Newton at Einstein ay nagpapakita na inuugitan ng batas ang pagkilos ng makalangit na mga bagay at na ang grabedád ay kumikilos bilang isang buklod na nagbubuklod sa sansinukob. Itinawag-pansin ng isang propesor sa physics, na sumusulat sa New Scientist, ang katibayan ng disenyo sa mga batas na ito at ang sabi: “Ang pinakamaliit na pagbabago sa kaugnay na mga lakas ng mga puwersa ng grabedád at elektromagnetiko ay gagawa sa mga bituin na gaya ng Araw na maging blue giants o red dwarfs. Sa paligid natin, wari bang nakikita natin ang katibayan na tamang-tama lamang ang kalikasan.”

Kung walang grabedád ay hindi tayo maaaring umiral. Isip-isipin lamang: Iniingatan ng grabedád ang ating araw na huwag sumambulat, inaalalayan ang nuklear na mga reaksiyon nito, na nagtutustos ng ating kinakailangang init at liwanag. Pinananatili ng grabedád ang ating umiikot na lupa sa orbita sa paligid ng araw​—na nagpapangyari ng araw at gabi at mga panahon​—at hinahadlangan tayo na tumilapon na parang putik sa isang umiikot na gulong. Ang atmospera ng lupa ay pinananatili sa lugar dahil sa grabedád, samantalang ang hila ng grabedád mula sa buwan at sa araw ang nangpapangyari naman sa regular na paglaki at pagliit ng tubig na tumutulong sa sirkulasyon ng tubig sa ating mga karagatan.

Ginagamit ng isang pagkaliit-liit na sangkap sa ating panloob na tainga (otolith), nadarama natin ang grabedád at natututuhan natin isalang-alang ito mula sa pagkasanggol kapag tayo ay lumalakad, tumatakbo, o tumatalon. Anong laking hirap nga para sa mga astronot kapag pakikitunguhan nila ang walang-grabedád na mga kalagayan sa paglalakbay sa kalawakan!

Oo, ang grabedád ay nakatutulong upang gawing normal ang buhay sa lupa para sa atin. Ito nga, ay isang kahali-halinang halimbawa ng “kagila-gilalas na mga gawa” ng ating Maylikha.​—Job 37:14, 16.

[Talababa]

[Larawan sa pahina 16]

Sinasabi ng batas ni Newton sa grabedád na sa isang vacuum, ang isang balahibo ay mahuhulog na kasimbilis ng isang mansanas

[Larawan sa pahina 17]

Ang liwanag ay nababaluktot sa kalawakan kapag ito ay nagdaraan sa landas ng grabedád ng iba pang bagay

[Larawan sa pahina 18]

Mula sa pagkasanggol ang isang pagkaliit-liit na sangkap sa tainga ay tumutulong sa atin na isaalang-alang ang grabedád at panatilihin ang ating pagkakatimbang