20. yüzyılın başına kadar yapılan birçok deney ışığın boşluktaki hızının değerinin bir sabit olduğunu gösteriyordu. Simgesi c olan bu hız kabaca saniyede 300.000 km kadar. Birçok bilim insanı için bu değerin her yön için aynı olması beklenmedik bir sonuçtu. Bunun nedeni, üzerinde yaşadığımız Dünya’nın hem kendi çevresinde, hem de Güneş çevresinde dönmesi, dolayısıyla sürekli hareket halinde olması. Bu nedenle ışığın bazı yönlerde farklı hızla yayılması bekleniyordu.

Bu beklentinin nedenini anlamak için şu basit örneğe bakalım: Saatte 100 km hızla giden bir kamyonu, saatte 60 km hızla giden bir otomobille takip ettiğimizi düşünelim.

Bu durumda, kamyon otomobile göre saatte 40 km hızla gidiyor demektir. Yani, hareket eden cisimlerle aynı yönde ilerlersek, bize göre daha yavaş gittiklerini görürüz.

Eğer kamyon ve otomobil ters yönde hareket ediyorlarsa…

Bu defa, otomobile göre kamyonun hızı saatte 160 km olmalı. Yani, ters yönlerde ilerliyorsak, cisimlerin bize göre daha hızlı olduklarını görürüz.

Bu sonuçlar oldukça doğal. Eğer otomobil hareket ediyorsa, herhangi bir anda otomobille bu iki kamyon arasındaki uzaklıkların farklı olması gerekir. Bu nedenle, kamyonların otomobile göre hızları da farklı çıkacaktır.

Fakat, kamyonlar için yaptığımız bu basit hesabı ışığın hareketine uyarlayamıyoruz. Örneğin, belli bir anda Dünya üzerinde bir flaşın patladığını varsayalım. Flaşın ürettiği ışık, ilk patladığı noktayı merkez alan bir küre şeklinde uzaya yayılır.

Dolayısıyla herhangi bir anda, bu ışık küresi üzerindeki noktaların Dünya’ya uzaklıkları farklı olacaktır. Bu nedenle, eğer Dünya hareket ediyorsa, ışığın hızının farklı doğrultularda farklı olduğunu bulmamız gerekirdi.

Buna karşın, yapılan bütün deneyler ışığın Dünya’ya göre hızının aynı olduğunu, ışığın yayıldığı doğrultudan bağımsız olduğunu gösteriyordu. Yani flaşın ürettiği ışık, Dünya’ya göre de, Dünya’yı merkez alan bir genişleyen küre şeklinde yayılıyordu.

Peki neden kamyonlara uyguladığımız hesabı ışık için uygulayamıyoruz?

Kısaca Dünya ve Güneş’in hareketi nedeniyle bizim sahip olduğumuz hızların ne kadar olduğunu görelim. Öncelikle Dünya’nın kendi etrafındaki hareketine bakalım. Dünya, kendi etrafındaki dönüşünü 1 günde tamamlar. Bu nedenle, Dünya üzerindeki Türkiye enlemlerinde bulunan her şey saniyede yaklaşık 350 metre hızla hareket etmektedir. Bu hız kabaca ses hızı kadar.

Buna ek olarak Dünya, Güneş çevresinde de dönmekte. Bu hareketinin bir turunu 365 günde tamamlar. Dünya’nın yörüngesi etrafındaki hızı da kabaca saniyede 30 kilometre kadar. Yani, ses hızının yaklaşık 100 katı.

Bütün bunlara ek olarak, tüm Güneş sistemi galaksimiz olan Samanyolu’nun merkezi etrafında da hızla dönüyor. Güneş’in, dolayısıyla Dünya’nın bu hareketten dolayı sahip olduğu hız da saniyede yaklaşık 220 kilometre. Yani, ses hızının 700 katı kadar.

Dolayısıyla, üzerinde yaşadığımız gezegen ve ait olduğumuz Güneş sisteminin hareketi nedeniyle uzayda muazzam hızlarla hareket ediyoruz. Gerçi bu hızlar ışık hızına oranla oldukça küçük kalıyorlar ama yine de Dünya’yla aynı yönde ilerleyen ışığın biraz daha yavaş yayıldığını görmemiz gerekirdi.

Işığın hızını ölçerek, bir yavaşlama veya hızlanma belirlemeye çalışan, dolayısıyla da buradan Dünya’nın uzaydaki hızını tespit etme amacını güden deneylerden en ünlüsü Michelson-Morley deneyi. Işığın girişim özelliğinin kullanıldığı bu deney, Dünya’nın tahmin edilen hızlarını belirleyebilecek hassaslıkta olmasına rağmen, ışık hızında en ufak bir değişiklik bile gözlenememişti.

Bir anlamda bütün deneyler, Dünya’nın uzayda hareket etmediğini, yerinde sabit durduğunu gösteriyordu. İşte 19. yüzyıl sonlarında bilim dünyasını meşgul eden ve Einstein’ın çözmeye çalıştığı temel problem buydu: Nasıl oluyor da, hareket eden bir cisimden baksak bile, ışık bizden hep aynı hızla uzaklaşıyor?