3.19 Paglihis dahil sa grabidad kumpara sa repraksiyon sa materyal: ang hangganan sa pagitan ng heometriyang lataran at tugon ng materyal

Home ／ Kabanata 3: Uniberso sa antas makroskopiko

I. Mabilis na mapa para sa mambabasa

• Paglihis dahil sa grabidad: Dumaraan ang liwanag sa mas mahabang rutang heometriko sa isang “mas siksik na” lataran. Malapit sa mga bagay na napakalaki ang masa, tumataas ang kurbatura ng lataran kaya kumikiling ang sinag patungo sa “mas siksik na panig.” Sa lokal na antas maaaring mas mataas ang hangganan ng pagkalat, ngunit dahil humahaba at yumuyuko ang ruta, madalas tumaas ang kabuuang oras ng paglalakbay. Ang epektong ito ay hindi nakadepende sa kulay at umaabot sa maraming “mensahero” tulad ng photon at alon-grabidad.
• Repraksiyon sa materyal: Sa loob ng materyal, paulit-ulit na nakikipag-ugnayan ang liwanag sa mga nakataling karga kaya bumababa ang mabisang bilis at lumilitaw ang pagkakalat ayon sa dalas. Nagbabago ang ruta lalo na sa hangganan ng mga medium at sa loob ng materyal, kalakip ang pagsipsip, pag-iikalat, at paglawak ng pulso.

II. Pangunahing pagkakaiba (apat na “kardyong hangganan”)

1. May pagkakalat o wala:
   • Paglihis dahil sa grabidad: Walang pagkakalat; sabay na kumikiling at nade-delay ang lahat ng banda.
   • Repraksiyon sa materyal: Malinaw ang pagkakalat; magkaiba ang anggulo ng repraksiyon ng asul at pula, kaya nahihila ang pagkakasunod ng pagdating ng mga pulso.
2. Pinagmumulan ng pagkaantala:
   • Paglihis dahil sa grabidad: Maaaring “mas mabilis” sa lokal, ngunit nangingibabaw ang mas mahabang rutang kurbado kaya humahaba ang oras mula umpisa hanggang dulo.
   • Repraksiyon sa materyal: Bumababa ang mabisang bilis dahil sa paulit-ulit na ugnayang-muli at muling pagbuga; nakadaragdag pa ang pagsipsip at maraming beses na pag-iikalat.
3. Enerhiya at pagkakaisa (coherence):
   • Paglihis dahil sa grabidad: Heometriya ang pangunahing nagbabago; halos bale-wala ang pagkalugi ng enerhiya at kadalasang napananatili ang pagkakaisa.
   • Repraksiyon sa materyal: Kadalasang may kasamang pagsipsip, ingay-init, at pagka-walang-kakaisa; “lumalapad” ang mga pulso at guhit ng interperensiya.
4. Saklaw ng bisa:
   • Paglihis dahil sa grabidad: Sumusunod sa parehong tuntuning heometriko ang photon, alon-grabidad, at neutrino.
   • Repraksiyon sa materyal: Umeepekto sa mga alon elektromagnetiko na nakikig-ugnay sa materyal; halos “hindi pinapansin” ng alon-grabidad ang salamin.

III. Dalawang hiwang-paayon ng kuwento

1. Paglihis dahil sa grabidad (heometriyang lataran):
   • Tagpuan: Malapit sa mga galaxy, itim na butas, at kumpol-galaxy.
   • Anyong panlabas: Kumakiling ang sinag patungo sa “mas siksik na panig”; lumilikha ang malakas na lente-grabidad ng maraming imahe at arko, samantalang banayad na deformasyon at pagtipon naman sa mahina.
   • Pagtantiya ng oras: Ang maraming rutang heometriko mula sa iisang pinagmulan ay nagbubunga ng pagkakaibang pagkaantala na walang pagkakalat; sabay na “maaga—huli” ang lahat ng banda.
   • Pagkilala: Ihambing ang mga pagkaantala at anggulo ng paglihis sa iba’t ibang banda at iba’t ibang mensahero. Kapag magkapanig ang galaw at matatag ang mga ratio, tumuturo ito sa heometriyang lataran.
2. Repraksiyon sa materyal (tugon ng materyal):
   • Tagpuan: Salamin, tubig, ulap-plasma, at patong-alikabok.
   • Anyong panlabas: Nagbabago ang anggulo ng repraksiyon ayon sa haba-daluyong; kadalasang may kasamang repleksiyon, pag-iikalat, at pagsipsip.
   • Pagtantiya ng oras: Lumalapad ang pulso; sa plasma, mas nahuhuli ang mababang dalas. Maliwanag at nasusukat ang kurba ng pagkakalat.
   • Pagkilala: Kapag naalis na ang kilalang pang-harap na materyal ngunit nananatiling makabuluhan ang sobrang pagkakalat, hanapin ang hindi pa namomodelong medium; kung nawawala ang pagkakalat ngunit may “sabayang pag-usog,” ibalik sa paliwanag na heometriko.

IV. Pamantayang obserbasyonal at talaan ng gawain sa field

• Pagsukat nang sabay-sabay sa maraming banda: Kung ang optika–malapit na infrared–radyo ay sumusunod sa parehong rutang kurbado at may iisang pagkaantala nang walang pagkakalat, unahin ang paglihis dahil sa grabidad.
• Pagsusuri sa maraming mensahero: Kung ang liwanag at alon-grabidad (o neutrino) ay nagpapakita ng magkaparehong direksiyon ng pagkaiba ng oras-dating at magkakatulad na laki, mas angkop ang heometriyang lataran kaysa pagkakalat sa materyal.
• Pagkakaiba ng maraming imahe (malakas na lente): Ibawas ang mga liwanag-kurba ng magkakaibang imahe ng iisang pinagmulan upang tanggalin ang sariling pag-iba; kapag ang tira ay walang pagkakalat at magkakaugnay pa rin, indikasyon ito ng pagkakaiba ng rutang heometriko.
• Kurba ng paglawak ng pulso: Kapag sistematikong tumataas ang pagkaantala kasabay ng pagbaba ng pagkakaisa habang tumatagal ang dalas, iugnay ito sa pagkakalat at pagsipsip ng medium.

V. Maikling tugon sa karaniwang maling akala

1. “Mas bumabagal” ba ang liwanag malapit sa napakamasa na bagay?
   • Lokal: Maaaring mas mataas ang hangganan ng pagkalat.
   • Tanaw mula sa malayo: Mas mahaba at mas kurbado ang ruta kaya humahaba ang kabuuang oras. Magkaibang sukat ang tinutukoy ng dalawang pahayag—hindi sila nagbabanggaan.
2. Maaari bang magpanggap na lente-grabidad ang repraksiyon sa materyal?
   Sa malapad na banda at sa maraming mensahero, bihira: nagdudulot ng pagkakalat at pagkawala ng pagkakaisa ang mga medium, samantalang ang lente-grabidad ay walang pagkakalat at tumatalab sa maraming mensahero.
3. Sapat ba ang iisang banda para pag-iba-ibahin?
   Mataas ang panganib. Ang pinakatiyak ay ang pagsasama ng maraming banda + maraming mensahero + pagkakaiba ng maraming imahe.

VI. Ugnayan sa iba pang bahagi ng aklat

• Sa §1.11, Estadistikang Grabidad na Tensor (STG): Ang paglihis dahil sa grabidad ay tuwirang anyo ng tuntuning “sumunod sa hilig” ng Estadistikang Grabidad na Tensor.
• Sa §1.12, Ingay ng Tensor sa Lataran (TBN): Sa obserbasyon, madalas makita ang pagkakasunod na “ingay muna, saka pwersa”: itinataas ng ingay ng lataran ang batayan, at saka lumalalim ang mga terminong heometriko.
• Sa §8.4, Muling pagbasa sa pulang-usog (redshift): Ang walang pagkakalat na pag-usog ng dalas at pagkaantala sa mahabang ruta ay mga “terminong ruta” ng heometriyang lataran at ng ebolusyon nito.
• Sa §8.6, Kosmikong Mikroweyb na Background (CMB) na muling pagbasa: Umaasa ang maagang larawang “negatibo + pag-aaninaw” sa mga epektong pang-lataran na walang pagkakalat; kailangang tanggalin nang sistematiko ang materyal na pang-harap upang makita ang tunay na Kosmikong Mikroweyb na Background.

VII. Buod

• Isang linya: Binabago ng paglihis dahil sa grabidad ang hugis ng ruta; binabago ng repraksiyon sa materyal ang paraan ng pag-usad sa loob ng medium.
• Ano ang susuriin: Pagkakalat, pagkakaisa, pagkakaiba ng maraming imahe, at konsistensi sa maraming mensahero.
• Paraan ng pag-uuri: I-ugnay ang “sabayang pag-usog” sa heometriyang lataran, at ang “paglawak na may pagkakalat” sa tugon ng materyal; saka itugma ang dalawa sa iisang mapa ng kurbatura ng lataran.