De speciale relativiteitstheorie is een van de sterkst gevalideerde theorieën die de mensheid ooit heeft bedacht. Het staat centraal in alles, van ruimtevaart en GPS tot ons elektriciteitsnet. Centraal in de relativiteit staat het feit dat de lichtsnelheid in een vacuüm een ​​absolute constante is. Het probleem is, dat feit is nooit bewezen.

Toen Einstein de relativiteitstheorie voorstelde, het was om uit te leggen waarom licht altijd dezelfde snelheid had. In de late jaren 1800, men dacht dat, aangezien licht als een golf reist, het moet worden gedragen door een soort onzichtbaar materiaal dat bekend staat als de 'lichtgevende ether'. De redenering was dat golven een medium nodig hebben, zoals geluid in lucht of watergolven in water. Maar als de ether bestaat, dan moet de waargenomen lichtsnelheid veranderen als de aarde door de ether beweegt. Maar metingen om etherdrift te observeren kwamen op nul uit. De lichtsnelheid bleek constant te zijn.

Einstein ontdekte dat het probleem lag in de veronderstelling dat ruimte en tijd absoluut waren en dat de lichtsnelheid kon variëren. Als in plaats daarvan, je nam aan dat de lichtsnelheid absoluut was, ruimte en tijd moeten worden beïnvloed door relatieve beweging. Het is een radicaal idee, maar het wordt ondersteund door elke meting van de constante snelheid van het licht.

Maar verschillende natuurkundigen hebben erop gewezen dat, hoewel de relativiteitstheorie aanneemt dat de vacuümsnelheid van het licht een universele constante is, het laat ook zien dat de snelheid nooit kan worden gemeten. specifiek, relativiteit verbiedt je om de tijd te meten die licht nodig heeft om van punt A naar punt B te reizen. Om de lichtsnelheid in één richting te meten, je hebt aan elk uiteinde een gesynchroniseerde stopwatch nodig, maar relatieve beweging beïnvloedt de snelheid van je klokken ten opzichte van de lichtsnelheid. Je kunt ze niet synchroniseren zonder de snelheid van het licht te kennen. die je niet kunt weten zonder te meten. Wat u kunt doen, is een enkele stopwatch gebruiken om de retourtijd van A naar B terug naar A te meten, en dit is wat elke meting van de lichtsnelheid doet.

Aangezien alle metingen van de lichtsnelheid heen en terug een constant resultaat geven, je zou kunnen denken dat je de tijd gewoon door twee kunt delen en het een dag kunt noemen. Dit is precies wat Einstein deed. Hij nam aan dat de tijd heen en terug hetzelfde was. Onze experimenten komen overeen met die veronderstelling, maar ze zijn het ook eens met het idee dat de snelheid van het licht dat naar ons toekomt 10 keer sneller is dan de snelheid die van ons weggaat. Licht hoeft niet in alle richtingen een constante snelheid te hebben, het moet gewoon een constante "gemiddelde" retoursnelheid hebben. Relativiteit geldt nog steeds als de lichtsnelheid anisotroop is.

Als de snelheid van het licht varieert met de bewegingsrichting, dan zouden we het heelal op een andere manier zien. Als we naar verre sterrenstelsels kijken, we kijken terug in de tijd omdat licht tijd nodig heeft om ons te bereiken. Als het verre licht ons snel in een bepaalde richting bereikte, we zouden het universum in die richting zien als ouder en meer uitgebreid. Hoe sneller het licht ons bereikt, hoe minder "terug in de tijd" we zouden zien. Aangezien we een uniforme kosmos in alle richtingen waarnemen, dat laat toch zien dat de lichtsnelheid constant is.

We zullen, niet helemaal, zoals een nieuwe studie laat zien. Het blijkt dat als de lichtsnelheid varieert met de richting, dat geldt ook voor lengtecontractie en tijddilatatie. Het team beschouwde de effecten van anisotroop licht op een eenvoudig relativistisch model dat bekend staat als het Milne-universum. Het is eigenlijk een speelgoeduniversum dat qua structuur lijkt op het waargenomen universum, maar zonder alle materie en energie. Ze ontdekten dat de anisotropie van licht anisotrope relativiteitseffecten zou veroorzaken in tijddilatatie en kosmische expansie. Deze effecten zouden de waarneembare aspecten van een variërende lichtsnelheid teniet doen. Met andere woorden, zelfs als het universum anisotroop zou zijn vanwege een gevarieerde lichtsnelheid, het zou nog steeds homogeen lijken.

Het lijkt er dus op dat de eenvoudige kosmologie ook niet in staat is om Einsteins veronderstelling over de lichtsnelheid te bewijzen. Soms, de meest fundamentele ideeën in de wetenschap zijn het moeilijkst te bewijzen.