A relatividade especial é uma das teorias mais fortemente validadas que a humanidade já concebeu. É fundamental para tudo, desde viagens espaciais e GPS até nossa rede de energia elétrica. O ponto central da relatividade é o fato de que a velocidade da luz no vácuo é uma constante absoluta. O problema é, esse fato nunca foi provado.

Quando Einstein propôs a teoria da relatividade, era para explicar por que a luz sempre tinha a mesma velocidade. No final de 1800, pensava-se que, uma vez que a luz viaja como uma onda, deve ser carregado por algum tipo de material invisível conhecido como "éter luminífero". O raciocínio era que as ondas exigem um meio, como o som no ar ou as ondas da água na água. Mas se o éter existe, então, a velocidade da luz observada deve mudar à medida que a Terra se move através do éter. Mas as medições para observar a deriva do éter resultaram nulas. A velocidade da luz parecia constante.

Einstein descobriu que o problema estava em assumir que o espaço e o tempo eram absolutos e que a velocidade da luz podia variar. Se ao invés, você assumiu que a velocidade da luz era absoluta, o espaço e o tempo devem ser afetados pelo movimento relativo. É uma ideia radical, mas é apoiado por todas as medições da velocidade constante da luz.

Mas vários físicos apontaram que, embora a relatividade presuma que a velocidade da luz no vácuo é uma constante universal, também mostra que a velocidade nunca pode ser medida. Especificamente, a relatividade o proíbe de medir o tempo que a luz leva para viajar do ponto A ao ponto B. Para medir a velocidade da luz em uma direção, você precisaria de um cronômetro sincronizado em cada extremidade, mas o movimento relativo afeta a taxa de seus relógios em relação à velocidade da luz. Você não pode sincronizá-los sem saber a velocidade da luz, que você não pode saber sem medir. O que você pode fazer é usar um único cronômetro para medir o tempo de ida e volta de A para B de volta para A, e é isso que todas as medições da velocidade da luz fazem.

Uma vez que todas as medições de velocidade de ida e volta da luz fornecem um resultado constante, você pode imaginar que pode simplesmente dividir o tempo por dois e encerrar o dia. Isso é exatamente o que Einstein fez. Ele presumiu que o tempo de ida e volta era o mesmo. Nossos experimentos concordam com essa suposição, mas também concordam com a ideia de que a velocidade da luz que vem em nossa direção é 10 vezes mais rápida do que sua velocidade que se afasta de nós. A luz não precisa ter uma velocidade constante em todas as direções, só precisa ter uma velocidade de ida e volta "média" constante. A relatividade ainda se mantém se a velocidade da luz for anisotrópica.

Se a velocidade da luz varia com sua direção de movimento, então veríamos o universo de uma maneira diferente. Quando olhamos para galáxias distantes, estamos olhando para trás no tempo porque a luz leva tempo para chegar até nós. Se uma luz distante nos alcançasse rapidamente em alguma direção, veríamos o universo nessa direção mais antigo e mais expandido. Quanto mais rápido a luz chega até nós, menos "voltaremos no tempo" veríamos. Uma vez que observamos um cosmos uniforme em todas as direções, certamente isso mostra que a velocidade da luz é constante.

p Nós vamos, não exatamente, como mostra um novo estudo. Acontece que se a velocidade da luz varia com a direção, o mesmo acontece com a contração do comprimento e a dilatação do tempo. A equipe considerou os efeitos da luz anisotrópica em um modelo relativístico simples conhecido como universo de Milne. É basicamente um universo de brinquedo semelhante em estrutura ao universo observado, mas sem toda a matéria e energia. Eles descobriram que a anisotropia da luz causaria efeitos da relatividade anisotrópica na dilatação do tempo e na expansão cósmica. Esses efeitos cancelariam os aspectos observáveis ​​de uma velocidade variável da luz. Em outras palavras, mesmo se o universo fosse anisotrópico devido a uma velocidade variada da luz, ainda assim pareceria homogêneo.

Portanto, parece que a cosmologia simples também não é capaz de provar a suposição de Einstein sobre a velocidade da luz. As vezes, as idéias mais básicas da ciência são as mais difíceis de provar.