8 voltas ao redor da Terra em apenas 1s: como cientistas conseguiram medir a velocidade da luz?

Imagine-se numa moto a 60 km/h com uma bolinha de tênis na mão para acertar um alvo que está à sua frente. Você atira a bola com uma velocidade de 40 km/h. Para você, a bola está se afastando a 40 km/h, para o alvo, a bola está se aproximando a 100 km/h.

Com este simples exemplo, podemos perceber que a velocidade de um objeto muda de acordo com o referencial, para o alvo, a bola está bem mais rápida do que para você. Agora, imagine que, em vez da bola, você está com uma lanterna apontando para o mesmo alvo. No início dos anos de 1900, Albert Einstein fez-se a mesma reflexão.

Um pouco antes, o físico James Clerk Maxwell já havia desenvolvido um conjunto de quatro equações que fundamentam toda a base teórica do eletromagnetismo. Ao estudar as propriedades elétricas e magnéticas no vácuo, ele percebeu que todas as ondas eletromagnéticas viajavam à mesma velocidade e chegou a um valor muito próximo ao que experimentos anteriores haviam medido para a luz.

Não demorou para perceberem que Maxwell havia acabado de descobrir que a luz não só era uma onda eletromagnética, mas também encontrara, matematicamente, sua velocidade e concluíra que ela teria sempre o mesmo valor no vácuo, independentemente do referencial. Einstein, sabendo disso, concluiu que, se a luz tem uma velocidade constante, então o que varia só pode ser o tempo e o espaço, chegando à famosa teoria da relatividade.

A ideia de que nada poderia ser mais rápido do que a luz e a consequente distorção do espaço-tempo revolucionou tudo o que sabíamos até então. Esse conhecimento permitiu calcular com precisão não só o comportamento de corpos celestes em grandes escalas como também o de corpos que se deslocam a altíssimas velocidades. Mas, se hoje sabemos que nada pode ser mais rápido do que a luz, como foi possível medi-la experimentalmente?

Historicamente, acreditava-se que a luz tinha velocidade infinita. No século XVII, Galileu Galilei não se conformava com essa ideia, porém, em seus experimentos, ele não conseguiu chegar a nenhum valor, apenas afirmar que ou a luz era muito rápida ou realmente tinha velocidade infinita.

Olaus Roemer, em 1676, foi quem, estudando o eclipse de uma das luas de Júpiter em diferentes épocas do ano, percebeu que o tempo de duração do fenômeno variava a cada medição. Com isso, chegou à conclusão de que, se o tempo aumentava com a distância, então a luz teria necessariamente que ter uma velocidade finita. Com os dados de distâncias planetárias imprecisos que possuía na época, estimou a velocidade da luz em 214.000 km/s, uma aproximação notável.

James Bradley, em 1728, observando o fenômeno da ‘aberração estelar’, trouxe uma nova estimativa para a velocidade da luz, chegando no valor de 301.000 km/s, absurdamente próximo do que conhecemos hoje.

A primeira medição da velocidade da luz sem a dependência dos corpos celestes veio com Armand Fizeau em 1849, utilizando um feixe de luz refletido por um espelho a 8 km de distância e uma roda dentada giratória. Esse experimento resultou em uma velocidade de 315.000 km/s, com Leon Foucault aprimorando o método pouco depois, alcançando 298.000 km/s através de espelhos rotativos.

As técnicas continuaram a evoluir até que, em 1975, com o advento de lasers de alta estabilidade espectral e relógios atômicos de césio, alcançou-se tal precisão que a velocidade da luz pôde ser fixada em uma definição exata, 299.792,458 km/s. Sabendo disso, hoje somos capazes de viajar ao passado, entendendo a origem do universo e, quem sabe, no futuro, até mesmo desenvolver máquinas do tempo.