Semua kecepatan adalah relatif kecuali cahaya, Mengapa?

Pada tahun 1887, dua fisikawan Amerika, Michelson dan Morley, melakukan percobaan presisi yang secara meyakinkan menunjukkan bahwa kecepatan cahaya yang diamati tidak tergantung pada arah berkas cahaya relatif terhadap gerakan Bumi sendiri.

Eksperimen ini telah ditafsirkan oleh banyak fisikawan saat itu sebagai panggilan untuk merevisi teori-teori eter elektromagnetik, yang dianggap sebagai media yang membawa gelombang elektromagnetik. Mereka mencoba untuk menciptakan berbagai skema di mana eter akan diseret oleh Bumi, dan bahkan skema di mana panjang alat pengukur berubah sebagai fungsi gerakannya melalui eter.

Photo via Google

Einstein memilih jalan yang berbeda. Fakta bahwa kecepatan cahaya adalah sama untuk semua pengamat diberikan: itulah yang dikatakan pengamatan kami. Tetapi alih-alih menganugerahkan eter (hipotetis) dengan sifat-sifat yang lebih eksotis, Einstein membuang eter sama sekali, dan hanya mempertanyakan pemahaman kita tentang geometri transformasi ruang-waktu dan kecepatan. Sisanya, seperti kata mereka, adalah sejarah.

Dalam bahasa matematika modern, Einstein mencari keluarga paling umum dari transformasi ruang dan waktu empat dimensi yang akan meninggalkan kecepatan cahaya yang tidak berubah. Kelompok yang paling umum adalah conformal group. Namun, perlu dibatasi lebih lanjut jika fisikawan juga juga ingin muatan listrik dilestarikan. Itu yang membuat fisikawan membentuk kelompok transformasi yang disebut Lorentz-Poincaré. Ternyata, ini adalah set transformasi paling umum di mana persamaan Maxwell tetap tidak berubah.

Jadi dalam retrospeksi, bahkan tanpa bukti pengamatan seperti percobaan Michelson-Morley, jika seseorang menerima teori Maxwell untuk berlaku bagi semua pengamat inersia, kelompok Lorentz-Poincaré harus mengikuti. Dan itu tidak lain adalah relativitas khusus.

Tidak adil? Nah, Alam tidak berkewajiban untuk adil, adil, intuitif atau mudah dipahami. Alam tidak ada untuk kenyamanan kita. Bagaimanapun, begitu Anda mempelajari dasar-dasar matematika, teori relativitas sebenarnya sangat mudah dan sangat elegan. Jauh dari kata "cacat", itu adalah salah satu teori fisik fundamental paling bersih di luar sana. Dan selama 100 tahun terakhir, setiap kali diuji, teorinya dikonfirmasi oleh eksperimen. Itulah sebabnya fisikawan memiliki kepercayaan yang sangat tinggi terhadap validitasnya.