Apakah ada sesuatu di alam semesta yang lebih cepat daripada cahaya?

(Dan Tri) - Cahaya bergerak dengan kecepatan 299.792.458 km/detik, angka yang dianggap sebagai batas absolut alam semesta. Namun, mengapa kecepatan cahaya terbatas, dan mengapa tidak ada yang dapat melampaui batas ini?

Fisikawan pernah mencoba "mengejar" cahaya (Ilustrasi: Getty).

Kisah ini mencakup berabad-abad, dari percobaan Galileo yang gagal hingga verifikasi modern Einstein yang menjelaskan hal yang tampaknya mustahil.

Dari Galileo hingga pengukuran pertama kecepatan cahaya

Sebelum abad ke-17, sebagian besar teori meyakini bahwa cahaya merambat secara instan, atau kecepatannya absolut. Namun, Galileo Galilei menjadi orang pertama yang meragukan hipotesis ini.

Pada tahun 1638, ia dan para asistennya melakukan eksperimen di dua gunung, menggunakan lentera dengan tujuan mengukur keterlambatan cahaya. Namun, keterlambatan tersebut sangat kecil (dalam orde mikrodetik) sehingga peralatan dan refleks manusia pada masa itu tidak dapat mengukur kecepatan cahaya yang sebenarnya. Meskipun gagal, Galileo menyimpulkan bahwa cahaya, "jika tidak seketika, pastilah sangat cepat."

Eksperimen Galileo membantunya menemukan bahwa kecepatan cahaya terbatas, tetapi angka ini sangat besar (Foto: Medium).

Hanya beberapa dekade kemudian, astronom Ole Römer membuat perkiraan pertama. Saat mengamati bulan Jupiter, Io, ia memperhatikan bahwa waktu Io memasuki dan keluar dari bayangan Jupiter bervariasi tergantung pada posisi Bumi dalam orbitnya.

Perbedaan kumulatif lebih dari 10 menit ini dijelaskan oleh Römer sebagai akibat dari waktu tambahan yang dibutuhkan cahaya untuk menempuh jarak yang lebih jauh. Dari sini, ia memperkirakan kecepatan cahaya sekitar 214.000 km/s, sebuah hasil yang revolusioner pada saat itu.

Pada tahun 1849, fisikawan Hippolyte Fizeau pertama kali mengukur kecepatan cahaya secara langsung menggunakan roda gigi berputar berkecepatan tinggi yang dikombinasikan dengan cermin pemantul yang ditempatkan 8 km jauhnya.

Ketika roda gigi berputar begitu cepat sehingga cahaya terhalang oleh gigi berikutnya, Fizeau menghitung kecepatan sekitar 315.000 km/detik, hanya 5% dari nilai saat ini. Inilah titik balik yang menjadikan cahaya sebagai subjek studi kuantitatif, alih-alih hipotesis.

Einstein dan Batas Mutlak Alam Semesta

Pertanyaan terbesarnya tetap: mengapa kecepatan cahaya merupakan batas tertinggi? Pada awal abad ke-20, Albert Einstein memecahkan masalah ini dengan teori-teorinya yang terkenal.

Ia mengajukan pertanyaan: jika sebuah senter dipasang pada roket yang bergerak dengan kecepatan tinggi, akankah cahaya yang dipancarkan melebihi cahaya dalam ruang hampa? Jawaban yang mengejutkan adalah tidak, karena waktu dan ruang tidaklah mutlak.

Albert Einstein memecahkan masalah cahaya dengan teorinya (Foto: Getty).

Menurut teori relativitas khusus (1905), ketika suatu benda bergerak cepat, massanya bertambah, dan pada saat yang sama waktu melambat. Ketika mencapai kecepatan cahaya, waktu berhenti, massa menjadi tak terhingga dan tidak dapat berakselerasi lebih jauh. Hal ini membuat mustahil bagi partikel materi mana pun untuk melampaui kecepatan cahaya.

Eksperimen-eksperimen selanjutnya secara bertahap mengonfirmasi teori Einstein. Pada tahun 1964, peneliti MIT Bill Bertozzi mempercepat elektron dan menemukan bahwa ketika elektron mendekati kecepatan cahaya, mereka menjadi sangat berat sehingga tidak dapat lagi berakselerasi.

Pada tahun 1970-an, dua fisikawan, Joseph Hafele dan Richard Keating, menerbangkan jam atom cesium untuk mengelilingi dunia . Ketika mereka kembali, jam-jam tersebut berjalan lebih lambat daripada jam standar di laboratorium. Hal ini merupakan bukti nyata adanya dilatasi waktu.

Saat ini, bahkan sistem GPS pada satelit pun harus menghitung koreksi waktu berdasarkan teori relativitas. Jika diabaikan, kesalahan posisi dapat mencapai kilometer, yang menyebabkan seluruh sistem mekanis modern runtuh total.

Oleh karena itu, kecepatan cahaya bukan sekadar angka kering, tetapi batas dasar alam, fondasi fisika dan teknologi modern.

Dari kegagalan Galileo, kemajuan Römer, kecerdikan Fizeau hingga kejeniusan Einstein, kisah cahaya telah membuktikan satu kebenaran: di alam semesta ini, tidak ada yang bisa bergerak lebih cepat daripada cahaya.

Sumber: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/trong-vu-tru-co-thu-gi-nhanh-hon-anh-sang-20250929072502675.htm