Relativitas seperti kerucut es krim tiga sendok; kebanyakan dari kita tidak bisa melahapnya dalam satu gigitan, bukan tanpa mengalami pembekuan otak yang serius . Jadi, mari kita bahas topik satu per satu. Kita akan mulai dengan versi relativitas yang sudah ada lebih dari empat abad: relativitas Galilea .
Ya, sendok gelato kosmik ini berasal dari astronom Italia terkenal Galileo Galilei, dan pecah seperti ini: Setiap dua pengamat yang bergerak dengan kecepatan dan arah konstan akan memperoleh hasil yang sama untuk semua eksperimen mekanis.
Katakanlah eksperimen yang dimaksud tidak lebih rumit daripada melempar bola Ping-Pong ke lorong kereta. Selama kecepatan dan arahnya konstan, bola Ping-Pong akan berperilaku persis sama apakah kereta itu merayap dengan kecepatan siput atau meluncur di rel. Selama kereta tidak menyentak karena kecepatan atau perubahan arah, sama sekali tidak ada perbedaan di dalam gerbong kereta.
Namun, di luar kereta yang melaju kencang, ini adalah cerita (atau kerangka acuan) yang berbeda.
Untuk individu di atas kereta yang melaju kencang -- misalkan kereta melaju dengan kecepatan 100 mil per jam (161 kilometer per jam) -- bola tampak bergerak dengan kecepatan biasa. Bagi individu yang berdiri di dekat rel, bola (dengan asumsi dia bisa melihatnya) akan tampak bergerak dengan kecepatan kereta api, ditambah kecepatan lemparannya.
Seberapa cepat bola itu benar-benar bergerak? Katakanlah Anda melemparkannya hanya dengan kecepatan 5 mil per jam (8 kilometer per jam). Jika kita menambahkan kecepatan kereta ke dalamnya, kita akan mendapatkan kecepatan total 105 mil per jam (169 kilometer per jam) -- perhitungan yang dikenal sebagai transformasi Galilea . Di atas kereta, tidak akan terasa seperti 105 mil per jam jika memantul dan mengenai dada Anda. Namun, relatif terhadap luar, itulah kecepatan yang akan dilaluinya.
Sekarang inilah yang menjadi rumit: Bagaimana jika Anda menyorotkan senter ke lorong kereta? Akankah gelombang cahaya merambat 100 mil per jam lebih cepat dari kecepatan cahaya? Tidak demikian, menurut fisikawan Albert A. Michelson dan Edward Morley. Pada tahun 1879, dua orang Amerika melakukan eksperimen terobosan untuk mengukur kecepatan cahaya. Ternyata, cahaya bergerak dengan kecepatan konstan 186.000 mil per detik (300.000 kilometer per detik). Ia tidak dapat melakukan perjalanan lebih cepat dengan cara apapun, melanggar konsep relativitas Galilea.
Untungnya, Albert Einstein masuk untuk memperbaiki keadaan pada tahun 1920 dengan teori relativitas khusus.
