Trong khoảng không vũ trụ bao la, ánh sáng di chuyển tự do với tốc độ không đổi là 299.792.458 mét mỗi giây. Nó không nhanh hơn hay chậm hơn; nó duy trì tốc độ không đổi này.

Tuy nhiên, mọi thứ sẽ thay đổi khi sóng điện từ gặp trường điện từ bao quanh vật chất. Khi di chuyển trong môi trường phức tạp này, tốc độ ánh sáng có thể giảm đáng kể.

Bạn có thể chứng kiến ​​hiện tượng này khi ánh sáng đi qua một cốc nước, khiến nó bị bẻ cong, hoặc khi chúng ta thấy sự tách biệt tuyệt đẹp của các sóng ánh sáng trong cầu vồng. Các nhà vật lý đã sử dụng các phương trình từ thế kỷ 19 để mô tả sự chậm lại của ánh sáng khi nó di chuyển qua các môi trường khác nhau, nhưng họ vẫn chưa thể nắm bắt đầy đủ sự thay đổi đột ngột về tốc độ của nó khi chuyển đổi giữa các vật liệu khác nhau này.

Giờ đây, ba nhà vật lý từ đại học Tampere đề xuất một giải pháp tiềm năng, nhưng trước đó, họ đã xem xét lại một số nguyên tắc cơ bản về hành vi của sóng ánh sáng trong không gian và thời gian.

Tốc độ ánh sáng đóng vai trò là giới hạn phổ quát cho việc truyền thông tin trong chân không. Mặc dù vật chất có thể ảnh hưởng đến tốc độ của các hạt, theo lý thuyết tương đối, tốc độ ánh sáng cơ bản vẫn không đổi.

Tuy nhiên, trong thế giới vật lý, đôi khi cần phải có những bước nhảy vọt giàu trí tưởng tượng để khám phá những lĩnh vực mới.

Vì vậy, Koivurova và các đồng nghiệp của ông, Charles Robson và Marco Ornigotti, đã quyết định gạt bỏ thực tế bất tiện này và suy ngẫm về hậu quả của việc gia tốc bất kỳ sóng ánh sáng nào theo phương trình dao động chuẩn.

Ban đầu, giải pháp của họ có vẻ khó hiểu, nhưng nó chỉ trở nên hợp lý khi họ đưa vận tốc không đổi trở lại làm điểm tham chiếu.

Hãy tưởng tượng việc phóng một con tàu vũ trụ vào không gian. Những người trên tàu sẽ trải nghiệm thời gian và khoảng cách khác biệt so với những người quan sát từ xa.

Hiện tượng giãn nở thời gian này xuất phát từ thuyết tương đối, đã được kiểm chứng và xác nhận trên nhiều quy mô khác nhau.

Bằng cách so sánh hệ quy chiếu của sóng tăng tốc với tốc độ ánh sáng không đổi, hiệu ứng bất thường của giải pháp sáng tạo của nhóm nghiên cứu đối với phương trình dao động chuẩn phản ánh những gì thuyết tương đối dự đoán.

Khám phá này có ý nghĩa sâu sắc đối với cuộc tranh luận đang diễn ra về việc động lượng của sóng ánh sáng tăng hay giảm khi nó chuyển sang môi trường mới.

Bất kể loại sóng nào—cho dù là sóng điện từ, gợn sóng nước hay rung động trong dây đàn—tất cả đều phải tính đến các nguyên tắc của thuyết tương đối và định luật bảo toàn động lượng khi tăng tốc. Nhận thức này có một hàm ý quan trọng, mặc dù có phần đáng thất vọng. Cho dù đó là những nhà du hành vũ trụ dũng cảm đang di chuyển với tốc độ bằng một phần nhỏ tốc độ ánh sáng hướng tới Alpha Centauri hay những người thân yêu của họ trên Trái đất đang già đi chậm hơn, mỗi người đều trải nghiệm phiên bản thời gian riêng của mình.

Sự trôi chảy của thời gian có thể khác nhau đôi chút, nhưng trong phạm vi tham chiếu tương ứng của chúng, nó vẫn nhất quán.

Nếu tất cả các sóng cũng trải qua thời gian riêng, như được quy định bởi thuyết tương đối, các nhà vật lý tin rằng bất kỳ vật lý nào được chi phối bởi sóng đều phải tuân theo một chiều thời gian cụ thể mà không thể đảo ngược chỉ vì một phần riêng lẻ.

Cho đến nay, các phương trình này mới chỉ được giải cho một chiều không gian và thời gian duy nhất. Cần thêm các thí nghiệm để xác nhận xem quan điểm sóng này có đúng hay không.

Trong trường hợp đó, việc du hành trong vũ trụ cuối cùng sẽ trở thành con đường một chiều.