Grabitazioa naturaren lau oinarrizko elkarrekintzetako bat da, eta, ahulena bada ere, besteak bezain garrantzitsua da fisikan. Grabitazioaren eraginez, materia arruntez egindako gorputzek elkar erakartzen dute, eta, horri esker, unibertsoaren objektu makroskopiko gehienak, planetak, eguzki-sistema, galaxiak eta abar sortu dira. Gainera, elkarrekintza hau helmen handikoa eta unibertsala da, ez dago haren eraginetik alde egiterik. Grabitatearen eragina funtsezkoa da gure planetaren eta bertan bizi garen gizaki bizien historiarako; alde batetik, hark mantentzen baitu atmosfera gure planetari lotuta eta, bestetik, haren gasen dinamika menderatzen baitu. Jakina, gauza bera esan dezakegu itsaso eta ozeanoetako urei buruz (adibidez, grabitazioak itsasaldiak sortzen ditu) edo Lurraren barneko geruzetan dauden fluidoei buruz ere (petrolioa, magma eta beste fluido geologiko batzuk), haien fluxuak grabitazioak kontrolatzen baititu. Ondorioz, gure planetaren biologia eta geologia, eta fisika, nola ez, neurri handi batean lotuta daude grabitazio-efektuei. Hori gutxi ez bada ere, historian zehar betidanik egin da grabitazioaren aprobetxamendu teknikoa, baina pasa den mendean bulkada izugarria eman zaio aukera horri eta, adibidez, grabitazio-efektuen erabilera azkarrari esker, gaur satelite artifizialak eta espaziorako misioak ez dira ametsak.

Dena den, artikulu honetan, grabitazioa fisikaren ikuspuntutik arakatuko dugu, funtsean. Grabitazioak badu zenbait bitxikeria, hain ezagunak ez direnak; adibidez, masa gabeko partikulek (argi-kuantuek, esaterako) grabitazio-indarra nabaritu ez ezik, sortu ere sor dezakete. Eta are bitxiagoa dena, grabitazioak badu alde aldaratzailea ere, nahiz eta gure eguneroko esperientziek horren berri ez eman; unibertsoko alde sakonetara jo behar dugu efektu hau sumatzeko eta grabitazioaren edertasunaren beste ebidentzia hau jasotzeko. Jokabide hauek guztiak azaldu ahal dira grabitazioa ulertzeko era modernoan, baina historian zehar grabitazioaren ezagutza bere agerpen arrunten ildotik garatu da, hau da, gorputz arrunten erakarpenaren ulermenaren bidetik.

Grabitatearen azalpen orokorrena eta zuzenena, gaur egun, Albert Einsteinen erlatibitate orokorra dugu (erlatibitate), baina testuinguru gehienetan, baita astrofisikaren hainbat alderditan ere, emaitza izugarriki onak ematen dizkigu Isaac Newtonen grabitazio unibertsalaren legeak.

Lege honen arabera, masa duten gorputzek elkar erakartzen dute haien masen biderkadurarekin proportzionalki, eta haien arteko distantziaren karratuaren alderantzizkoarekin proportzionalki. Hau da, halako bi gorputz horien masak m1 eta m2 badira, eta haien arteko distantzia r bada, orduan haien arteko indarra

$F=G \frac{m_1{m}_2}{r_2}$

izango da. Aurreko adierazpenean agertzen den G konstanteari grabitazio unibertsalaren konstante deritzo, eta Estatu Batuetako NIST erakundeak (ingelesez, National Institute of Standards and Technology) azkena gomendaturiko balioa 6,674 28 × 10-11 m3  kg-1 s-2 da. Henry Cavendish fisikari britainiarri zor diogu konstante horren lehen neurketa; hori 1798. urtean jazo zen, baina egiazki neurketa inplizitua izan zen, zeren Cavendishek Lurraren dentsitatea (urarenarekin konparatuta) neurtu baitzuen tortsio-balantza bat erabiliz. Mende oso bat igaro behar izan zuen benetan G-ren balioa askatu zen arte; horretaz arduratu zen Charles Vernon Boys zientzialari britainiarra. Formula horrekin errazki kalkula daitezke planeten gainazalean gorputzek jasaten duten azelerazioa; Lurraren gainazalean haren balioa 9,8 m s-2 da; Ilargiaren gainazalean, berriz, askoz ahulagoa, 1,6 m s-2.

Historikoki grabitazio-elkarrekintza ulertzeko pauso garrantzitsurik handiena Galileo Galilei florentziarrak eman zuen. Haren garaian, kanoi-bolekin esperimentuak egitea modan zegoen eta, batez ere, objektu horiekin egindako esperimentuei esker, ondoko postulatura ailegatu zen: gorputz oro azelerazio berdinaz erortzen da, berdin dio zein den haren masa-kantitatea. Ziur aski legenda baino ez den kontu batek dio Galileok XVI. mendearen bukaera aldera ikuslego zabal baten aurrean efektu hau erakutsi zuela; horretarako, masa ezberdineko objektuak Pisako dorretik behera bota zituen. Aristotelesen ideien kontrakoa zen postulatu hori zientzia-grabitazioaren teoriaren garapenerako funtsezkoa izan zen, zeren eta aurkikuntza horretan oinarritu baitzen Newton teoria hura garatzeko. Gaur egun, Galileoren postulatu horri baliokidetasun-printzipio deritzo. Roland von Eötvös baroi hungariarrak egin zuen propietate fisiko berberaren neurketa askoz doiagoen segida bat, 1885. eta 1909. urteen artean, eta hori egiteko tortsio-balantza bat erabili zuen. Neurketa Eötvösen modura eta Galileoren modura errepikatu da hainbat aldiz. Aipatzekoa da, adibidez, Ilargiaren gainazalean, Apollo 15 espazio-ontziko astronauta batek aldi berean mailu bat eta belatz-luma bat bota izana; horrek, aire-erresistentzia ezari esker, Galileok esandakoa argi eta garbi indartzen zuen.

XVII. mendearen bukaera alderantz Isaac Newton matematikari ingeles ospetsuak haren Philosphiae Naturalis Principia Mathematica izeneko opus magnumean aurkeztu zuen haren grabitazio unibertsalaren legea (artikulu honetan bertan gorago adierazi duguna), eta, haren hitzetan, lege horrek azalduko luke, adibidez, Ilargiaren higidura orbitala. Jakina, Johannes Keplerrek aurrerago aurkitutako planeten orbitetarako hiru legeak Newtonen eredu teorikora ezin hobeto moldatzen ziren, eta, nola ez, baita Galileoren aurkikuntzak ere. Nolabait, Newtonek aurreratu zuen orain ondo dakiguna: grabitazio-elkarrekintza da eskala kosmikoetan nagusi. Dena den, Newton ez zen kontu zientifiko honetan eskergaitza, eta "besteak baino pixka bat urrutiago begiratzeko gauza izan zela erraldoien lepoen gainean zihoalako” esan zuenean, besteak beste, Galileoren eragina eskertzen ari zen.

Newtonen beraren eta beste askoren kalkulu eta frogapenei esker, grabitazio unibertsalaren legea gero eta hobeto ulertu zen eta zabalki onartutako teoria bihurtu zen. Teoriaren arrakasta areagotzeko, garrantzitsua izan zen Marteren eta Jupiterren inguruko asteroideen aurkikuntza, baina agian teoriari bultzadarik handiena, teoriak, behatutakoa azaltzeaz gain, hura iragarpen garrantzitsuak egiteko ere erabilgarri izateak eman zion. Uranoren higidura ezin zen azaldu ezagunak ziren planetekiko elkarrekintzetan oinarrituz soilik, eta, Newtonen legearen arabera, beste planeta batek existitu beharko zukeen. Hau zen, hain zuzen ere, azalpen zuzena, eta, beraz, grabitazio unibertsalaren legeari esker, urteak geroago planeta misteriotsu hura aurkituko zuten: Neptuno, hain zuzen ere.

Newtonen teoriak ospe handia bereganatu zuen, planeten orbitei buruz egin zituen aurresanei esker, baina bertan zegoen ezkutatuta haren hutsik nabarmenena. Merkurioren orbitan behatzen da efektu bitxi bat; haren orbita ez da elipse perfektua; Eguzkitik hurbilen dagoen puntua aurrerantz mugitzen da Jupiterri jarraituz (Merkurioren prezesioaren anomalia deritzo efektu horri). Fisikaren beste jenio batek agertu behar izan zuen agertokian, horren zergatia aurkitzeko, eta, aldi berean, grabitazioa ulertzeko eta azaltzeko modua hankaz gora jartzeko; Einsteinez ari gara, jakina.

Einsteinen erlatibitate orokorraren teoria 1915. urtean aurkeztu zen eta, haren arabera, grabitate-efektuak espazio-denboraren kurbaduraren ondorioak dira, eta berezko azeleraziorik ez duten partikulek espazio-denboraren lerro geodesikoetan barrena higituko dira (lerro hauek adierazten dute espazio kurbatuetan existitzen diren biderik “zuzenenak”).

Teoria honen arabera, espazio-denboraren kurbaduraren iturria materia eta energia dugu, eta espazio-denboran bertan dauden gorputzen higidura espazio-denboraren geometriak menderatzen du. Erlatibitatearen teorian garrantzizko ikerkuntzak egin zituen John Archibald Wheeler ikerlariaren hitzetan, “materiak espazio-denborari nola kurbatu esaten dio, eta espazio-denborak materiari nola higitu”. Horrek esan nahi du grabitazioa ez dela ulertu behar indar baten gisa, espazio-denboraren kurbaduraren ondorio gisa baizik. Teoria horren oinarrizko ezaugarria era dotoreago eta zorrotzago batean adieraz daiteke, lerro bakarrean, formula tentsorial baten bidez:

$G_{ab}=\frac{8\pi G}{c^4}{T}_{ab}$

Adierazpen horrek bi tentsore simetriko lotzen ditu: Gab Einstein tentsorea eta Tab energia-momentuko tentsorea. Hain itxura konpaktua duen formula horretan, erlatibitate orokorraren hamar eremuko ekuazioak ditugu elkartuta egiatan, lehen aipatu dugunez, Einsteinen ekuazioak ere deritzenak (hau da, gehienetan haietaz hitz egiteko erabiltzen den izena). Ekuazio horiek deribatu partzialetako ekuazio diferentzial lotu ez-linealak direnez, orokorrean, haien ebazpena nahiko korapilatsua da. Bestalde, espazio-denboraren ezaugarri geometrikoak (distantzia linealak eta angeluarrak) gab tentsore metrikoan daude kodetuta, eta Gab tentsoreak gab tentsore metrikoaren osagaien bigarren deribatuez eraikitzen dira, besteak beste. Horretaz gain, kontuan izan behar da energia-momentuko tentsoreak espazio-denboran dugun materia eta energiaren ezaugarri dinamikoak kodetzen dituela. Laburki, Einsteinen ekuazioek, geodesikoen ekuazioekin batera, erlatibitate orokorraren formulazio matematikoaren mamia osotzen dute.

Masak eragindako kurbadura bi dimentsioko espazioan

Teoria hau materia eta energiaren kontserbazio lokalarekiko guztiz bateragarria da, gainera. Bestalde, teoriaren berezko ez-linealtasuna dela eta, dezente bereizten da beste oinarrizko teoria fisikoetatik. Adibidez, James Clerk Maxwellen elektromagnetismoaren ekuazioak linealak dira eremu elektriko eta magnetikoetarako, eta, baita ere, karga- eta korronte-banaketarako. Baina Newtonen grabitazioaren teoriak duen linealtasuna arlo erlatibistara pasatzearekin batera galtzen da.

Linealtasun-faltaren ondoriorik zuzenena, Einsteinen ekuazioak bide aljebraikoez soluzioak topatzeko duen zailtasuna dugu. Oztopo horiek oso hipotesi zehatzak eginez baino ezin dira gainditu; orokorrean, "trukua" simetria partikularrak betetzen direla jotzean datza; adibidez, egonkortasuna (denbora-translazioen menpeko simetria), axisimetria (simetria-ardatz baten inguruko biraketaren menpekoa), isotropia (norabide espazial guztien baliokidetasuna) edo homogeneotasuna (posizio espazial guztien baliokidetasuna).

Hainbat soluzio dago, gehienak fisikaren ikuspuntutik interesgarriak direnak, baina hemen ospetsuenak baino ez ditugu aipatuko. Ekuazioak tentsore metrikoaren deribatuez osotuta daudenez, soluzio bat aurkitzeko tentsore metriko bat aurkitu behar da, hain zuzen ere. Izan ere, tentsore metriko eta metrika hitzak sinonimotzat jotzen dira arloko lengoaian.

• Schwarzschilden metrikak deskribatzen du espazio-denboraren geometria masa esferiko baten inguruan, masa hura biraka ez dabile baldintzapean. Horrek izar bat, planeta bat, edo zulo beltz bat deskriba lezake. Baina, interesgarriki, astiro biraka dabilen gorputz ia esferikoen grabitazio-eremurako hurbilketa ona da; haien artean, Lurra eta Eguzkia.

• Friedmann-Robertson-Walkerren metrikak unibertsoa eskala oso handietan deskribatzeko balio du. Esperimentalki behatutako isotropian oinarritzen da, eta baita ezerk ez duela leku berezirik betetzen dioen printzipio kopernikarrean ere. Hau da, metrika hau homogeneoa eta isotropoa da. Hauxe dugu, Schwarzschilden metrikarekin batera, ospetsuena, zalantzarik gabe.

Einsteinen teoriaren baliagarritasunaren hainbat froga dago gaur egun, baina Newtonen grabitazioaren teoriarekin gertatu zenaren antzera, Einsteinek bere teoria formulatu zuenean, oinarri enpirikoa ahula zen. Froga hauek teoriak aurresaten dituen grabitazio-efektu bitxietan oinarrituta daude, eta haiek eskaintzen duten informazioak izugarri laguntzen digu grabitazioaren alde ilunenak edo konplikatuenak ondo ulertzen. Einsteinek 1916an proposatu zituen hiru froga, gaur froga klasikoak deritzenak:

• Merkurioren perihelioaren prezesioaren balioa.

• Argiaren gorriranzko lerratzea (argiak energia galtzen du grabitazio-eremutik alde egitean).

• Argiaren deflexioa, masadun gorputzen grabitazio-eraginaren ondorioz (masa eta energiadun forma guztiek nabaritzen dute espazio-denboraren kurbadura).

Hiru efektu horiek arrakastaz neurtu dira, eta erlatibitate orokorraren oinarriak sendotzeko primerako tresnak gertatu dira.

Grabitazioa eta egungo astronomia

Einsteinek eskaini zigun ingurune teoriko berriak grabitazio newtondarraren iragarpenen zuzenketa txiki baina harrigarriak ekarri zituen, hiru froga klasikoek erakusten dizkigutenak, adibidez. Zuzenketa horren ulermen-prozesuari esker, Einsteinen grabitazioa Newtonenaren orokorpen natural gisa egokitu zen fisikaren eraikinean. Unibertsoaren konplexutasuna azaltzeko, astronomoek erlatibitate orokorra edo haren orokorpenen bat erabili behar dute (egiatan fisikari teorikoek halako orokorpen egokiak noizbait lortuko dituztenaren itxaropena dago). Ulergarria da, beraz, grabitazioaren ikerkuntza-arloa oso aberatsa izatea egun, eta berri interesgarrienak grabitatea bere handitasun osoan arakatzeko dauden “laborategi kosmikoetatik” datozkigu.

Lehenengo adibidea neutroi-izarrek eskaintzen digute (neutroi-izar). Halako sistemak izan daitezke masa handiko izarren barnealdean supernoba leherketen ostean sortutako objektu zurrunak. Objektu izugarri dentsoak dira, eta grabitateak mantentzen ditu neutroiak lotuta. Jakina, gorputz horien hurbiltasunean grabitatearen sendotasuna sekulakoa da. Egiazki, neutroi-izarretan bi aurkako eragin daude, zeren grabitatearen aurka Pauliren printzipioak eragiten du eta ez dio izarrari guztiz kolapsatzen uzten.

Bigarren adibidea pulsarrak ditugu; horiek dira neutroi-izar birakariak, eta horiek izarretik alde egiten duten partikulen zurrusta oso argitsuak dituzte, eta zurrusta hauek sortzen dituzten argi-flashak ikus daitezke erregulartasun izugarriarekin. Hori dela eta, pulsarrak irudika ditzakegun erloju zehatzenak ditugu, erlatibitatea ikertzen dutenen ametsa. Horrelako objektuetan grabitazio-efektuak hain indartsuak direnez, ahalbidetzen dute, printzipioz, erlatibitate orokorraren zuzentasuna eztabaidatzea, eta agian beste teoriaren bat haren ordezkari gisa onartu beharko genukeela ondorioztatzea.

Aurreko bi horiek ez dira neutroi-izarrek eskaintzen diguten laborategi kosmiko aipagarri bakarrak, sistema bitarrak haien parekoak edo are garrantzitsuagoak baitira. Horrelako sistemetan badugu neutroi-izar bat, eta horren kide den izar arrunt bat, izar nano zuri bat, neutroi-izar bat, edo agian zulo beltz bat izan daiteke; biak ere biak grabitazioari esker estuki lotuta. Agian kasurik interesgarriena neutroi-izarra pulsarra denekoa da, zeren pulsarraren argi-flashen behaketen bidez kidearen eragina antzeman baitaiteke, normalean sistemaren aktore hau bide zuzenez behatzea ia ezinezkoa bada ere. Halako sistemei pulsar bitar deritze eta hauetako bati esker, grabitazio-efektuen artean interesgarrienetako baten ebidentzia izan genuen. Einsteinen teoriaren arabera, sistemako astro biek beren masa-zentroaren inguruan biratzen duten bitartean, grabitazio-uhinak igortzen dituzte, eta, horren ondorioz, energia galtzen dute, eta, beraz, pulsarraren maiztasuna gutxituko litzateke. 1974an, Joseph Hooton Taylor Jr. eta Russell Hulsek efektu hau behatu zuten PRS 1913+16 izeneko pulsarrean.

Laborategi kosmikoez ari garela, ezin ditugu X izpietako sistema bitarrak ahaztu, zeren hauen ildotik grabitateak aurresaten dituen astrorik bitxienetara ailegatuko gara: zulo beltzak. Honelako sistema bitarretan, masa gehien duen kideak sortzen duen grabitazio-eremu izugarri sendoaren ondorioz haren kideari lapurtzen dio masa (izar arrunt bati, normalean). Prozesuan, kide batetik bestera pasatzen den masa berotzen da ikaragarri eta X izpiak igortzen ditu. Horrelako sistema askotan, kide masiboena zulo beltza da (zulo beltz). Objektu hauek izarrik masiboenen eboluzioaren azken egoera dira, eta hain dira dentsoak ezen ezerk ezin baitu haiengandik alde egin, ezta argiak ere. Horrez gain, haiengana hurbilduko litzatekeen edozein objektu konpaktuk zorigaiztoko itxuragabetze itzela jasango luke. Izatez, zulo beltzak dira grabitate modernoaren misterioaren zaporea intentsitate handienez eskaintzen diguten fenomenoa, eta astronomian jasandako garapenengatik izan ez balitz, teoriaren arlotik ezin izan zitezkeen atera. Gaur egun, zabaldua da benetan existitzen direlako ustea.

Grabitazioak arlo astronomikoan duen garrantzia azpimarratzeko, ezin ditugu grabitazio-lenteak aipatu gabe utzi. Efektu hau eremu grabitatorioek argia kurbatzearen ondorio zuzena dugu. Grabitazio-lenteek astroen irudi anizkoitzak eta, orokorrean, distiratsuagoak sortzen dituzte, eta informazio ez-zuzena ematen digute grabitazio-eremu oso indartsuak sortzen dituzten gorputz ilunei buruz. Beraz, unibertso osoan dagoen masa osoaren eta haren banaketaren kalkuluak egiteko, ezinbesteko tresna bihurtu dira.

Bukatzeko, astronomiaren sehaskatik sortu den diziplina berriak, kosmologiak, laborategirik aberatsena eta konplexuena eskaintzen digu: unibertsoa bera. Haren eskala handietako eboluzioa grabitazioak menderatzen du batez ere, beste elkarrekintzak baztergarriak dira. Unibertsoaren ezaugarriak —bere kurbadura, bertan behatzen ditugun eskala handietako estrukturak— grabitaziora joz baino ezin dira ulertu, lehen uneetatik orain arte. Eta unibertsoaren ezaugarrien kontu eman ahal izateko egin beharko ditugun ikerkuntzek grabitazioa hobeto ulertzen lagunduko digute, eta haren alde bitxien berri emango digute. Adibidez, behaketa kosmologikoei esker, gaur egun badakigu unibertsoaren hedapena azeleratua dela, eta horretarako eskura dugun azalpenik sinpleena hauxe izan litekeela: unibertsoaren energiaren gehiena presio oso negatiboko fluido bati dagokio eta horrek grabitazio aldaratzailea sortzen du. Orduan, unibertsoak eskaini digu leziorik txundigarriena: teoriak onartzen duen grabitazio aldaratzailea existitzen omen da.

Grabitazio kuantikoa

Ahalegin handia egin bada ere, orain arte ez da lortu naturaren lau elkarrekintzak bateratzea, hau da, oraindik ez da “gauza ororen teoria” formulatu ahal izan (eredu estandar). Horretarako, grabitatea kuantizatzea lortu beharko litzateke, eta helburu hori saiheskor mantendu da urteetan zehar. Nolabait, grabitatea kuantizatzeko espazio-denbora kuantizatu beharko litzateke, eta teknikaren aldetik ez ezik baita kontzeptuen ikuspuntutik ere zeregin latza da, eta proposatu diren hurbilketetatik bat ere ez da guztiz onargarria.

Teoria kuantikoak eta grabitazioa adiskidetzeko zailtasuna erlatibitatea orokorraren oinarrietan datza. Teoria horren arabera, unibertsoaren ereduak eraikitzen dira espazio-denbora metrika bat duen barietatea dela suposatuz, eta bertako kurbadura, masa- eta energia- banaketak Einsteinen ekuazioen bidez murrizten dira. Teoria klasikoa izanda, bertan kontsideratzen diren kantitate fisikoen balioak zehatzak dira. Beste hiru elkarrekintzen kasuan, berriz, deskribapen kuantikoak onartzen dituztenez, kantitate fisikoen balioak ezin dira zehaztu, Heisenbergen ziurgabetasunaren edo zehaztugabetasun printzipioaren ondorioz, hain zuzen ere (ziurgabetasunaren printzipio).

Alde teknikotik hartuta, bada beste zailtasun garrantzitsu bat: beste hiru elkarrekintzak ez bezala, grabitazioa ez da normalizagarria, eta beste eremuen teoria kuantikoak eraikitzeko erabili diren perturbazio-metodoak ezin dira aplikatu. Bukatzeko, grabitatea kuantizatzeko, espazio-denboraren fluktuazio kuantikoak gertatzen direla onartu beharko litzateke. Teoria kuantiko arruntetan suposatu ohi da ongi definitutako hondo bat dagoela fluktuazio horiek deskribatzea ahalbidetzen duena. Baina, nola egokitu ahal dira fluktuazio horiek espazio-denboraren beraren estrukturan?

Esan bezala, ez dago grabitate kuantikoaren teoria guztiz egokirik. Urte askotan soken teoria ikerlari gehien erakarri dituena izan bada ere, azken urteetan begizten grabitazio kuantikoaren teoria hedatzen ari da.

Soken teorian soka deritzen dimentsio bakarreko objektuek ordezkatzen dituzte eremuen teoria kuantiko arrunteko partikula zehatzak (fotoiak, elektroiak eta abar). Teoriaren sendotasunagatik, bertsio gehienetan beharrezkoa da sokak bizitzea guk sumatzen ditugun lau dimentsioak baino gehiago duten espazioetan, eredu gehienetan dimentsio-kopuru egokia 10 da: denborazko bat eta espaziozko bederatzi. Soken teoriaren bertute nagusietako bat perturbazio-kalkuluak egitea ahalbidetzea da. Sokak irekiak edo itxiak izan daitezke, tentsio bereizgarria dute, eta, horren ondorioz, baita bibrazio-espektroa ere. Bibrazio-modu desberdinek partikula desberdinei dagozkie; haietako bat grabitoia da (eremuen teoria kuantikoan masa gabeko partikula izango litzateke, zeinen spinaren balioa 2 den). Izan ere, ezaguna zen, 1950eko hamarkadatik aurrera, erlatibitate orokorrak, alderdi askotatik begiratuta, spin-2 masako partikula baten hedapena hondo lau batean deskribatuko lukeen teoria gisa jokatzen duela. Beste arazo batzuen artean, soken teoriak badu ezerosotasun larri bat: teoriak oinarrizko egoeren kopuru izugarriki handia aurresaten du, eta ez dago printzipio gidatzailerik benetan esanguratsuak direnak aukeratzeko.

Begizten grabitate kuantikoaren teoria grabitate kuantiko kanonikoaren arloan ditugun zenbait teoriatako bat da, baina azken urteotan hark bereganatu du ospe handiena. Grabitazioaren kuantizazio kanonikoaren programan espazio-denbora eremu-mota bat dela jotzen da, eta hura zuzenki kuantizatzea da helburua. Teknikoki, erlatibitate orokorra era hamiltondar edo kanonikoan idatzi eta landu egiten da. Halere, grabitate kuantiko kanonikoaren arloan "denboraren problema” deritzona sortzen da: emaitza fisikoek ez dute aukeratutako koordenatuen mendekotasunik izan behar, eta denbora koordenatu bat baino ez denez, ez dauka esanahi fisikorik; orduan ez da ulergarria eboluzioa propietate modura nondik sortzen den formalismoan.

Ez da agian harrigarria benetako adostasunik ez egotea soken teoriaren eta begizten grabitazio kuantikoaren arloetan diharduten ikerlarien artean, eta, horretarako, bi arrazoi nagusi dago. Hasteko, izugarriki zaila da teoria hauetan aurresanak egitea, duten konplexutasun teorikoengatik, bereziki soken teoriak. Bigarren arrazoia aurrekoaren ondorioa da partzialki, iragarpenik ezin denez egin, ezin da teoria faltsifikatzeko esperimenturik egin. Problema are txarrago bihurtzeko, teoria hauetan erlatibitate klasikoarekiko dibergentziak sumatuko dira, orokorrean, 1019 GeV-tik gorako energia-mailetan; hau da, energia izugarriki altuak lortu beharko lirateke laborategian; konparatzeko, kontsidera daiteke ohiko partikula-azeleragailu batean gertatzen diren protoi-protoi talken energia 10-3 GeV dela.

Aipagarria da baita grabitazioaren teoriek egiten duten aurresanik arrakastatsuena zulo beltzek igorri beharko luketen erradiazioari buruzkoa dela esatea ere (Stephen Hawkingek deskribatu zuen fenomenoa, 1974ean, Jacob Bekensteinen 1973ko lan bat oinarritzat hartuta). Zoritxarrez, ez da inoiz sumatu halako erradiaziorik; beraz, honi dagokiola, grabitazio kuantikoaren teoriak espekulazioaren arloan dirau oraindik.

Zailtasun hauek kontuan hartuz, oso posible da, inoiz grabitazio kuantikoaren teoria zuzena aurkitzen bada, egun lehiakide nagusiak diren bi teorietako bat edo haien orokorpen bat izatea; baina, ziur egon, arlo horietan aurkitzen denaren zati handi batek gida modura balio izango du azken teoria hura lortzeko gurutzadan.

Bukaera

Grabitazioa naturako lau elkarrekintzetako ahulena da, baina fisikaren aldetik begiratuta, besteak bezain garrantzitsua da. Hari buruz mendeetan zehar bildu dugun jakintzak hura ulertzeko laguntzen digun eredu teoriko dotorea eskaintzen digu: Einsteinen erlatibitate orokorra, nahiz eta aplikazio askotarako haren aitzindari sinplea den Newtonen grabitazio unibertsalaren teoria ere baliagarri izan. Baina garrantzizko alderdietan motz geratzen zaigu Einsteinen teoria, eta, hori konpontzeko, punta-puntako ikerkuntza-lanak garatzen ari dira bai alde teorikotik, eta bai behaketen aldetik, eta, beraz, grabitazioaren erakarpenak bizi-bizirik dirau.