Nada pode exceder a velocidade da luz porque essa velocidade não é apenas a de um objeto rápido, mas um limite estrutural do próprio espaço-tempo. Na relatividade de Einstein, quanto mais uma partícula massiva acelera, mais sua energia e inércia aumentam, a ponto de ser necessária uma quantidade infinita de energia para atingir a velocidade da luz: isso é fisicamente impossível. Além disso, a informação e as causas não podem viajar mais rápido do que esse limite, caso contrário, a ordem dos eventos poderia se inverter e a causalidade seria violada. A luz, portanto, não é um "recorde" a ser batido, mas a velocidade máxima na qual o universo permite a propagação de energia, matéria e informação.
Durante milênios, a luz foi percebida como instantânea, rápida demais para ser medida. Somente no século XVII, Ole Rømer (1644-1710) demonstrou que os eclipses dos satélites de Júpiter revelavam um atraso mensurável, sinal de que a luz leva um tempo finito para viajar. Pouco a pouco, a ideia se impôs: a luz tem uma velocidade.
No século XIX, as medições de Hippolyte Fizeau (1819-1896) e de Léon Foucault (1819-1868) prepararam o terreno para a relatividade restrita de Albert Einstein (1879-1955), que estabeleceu em 1905 que a velocidade da luz no vácuo é uma constante fundamental do espaço-tempo e o limite absoluto para qualquer interação.
A velocidade da luz no vácuo é exatamente \(c = 299\,792\,458\ \text{m} \cdot \text{s}^{-1}\) (m/s).
Esse valor, denotado \(c\), representa a velocidade máxima na qual qualquer informação, causa ou efeito pode se propagar no cosmo. O limite não se aplica apenas à luz: nenhuma partícula massiva pode atingir ou ultrapassar essa velocidade.
As equações de Einstein mostram que a energia cinética de um corpo tende ao infinito quando sua velocidade se aproxima de \(c\). A energia cinética relativística de um corpo com massa m e velocidade v é escrita como: \[ K = (\gamma - 1)\, m c^2 \quad \text{onde} \quad \gamma = \frac{1}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} \]
Quando a velocidade \(v\) se aproxima da velocidade da luz \(c\), \( \sqrt{0} = 0 \) consequentemente: \( \frac{1}{\sqrt{0}} = \frac{1}{0} \)
Em matemática, a divisão por zero não é definida. É uma operação proibida no conjunto dos números reais. A formulação correta para a física é a do limite:
\[ \lim_{v \to c} \frac{1}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} = +\infty \]
Assim, quando a velocidade \(v\) se aproxima o mais próximo possível da velocidade da luz \(c\), o fator de Lorentz \(\gamma\) se torna tão grande quanto se queira. Ele pode exceder qualquer valor finito. Essa divergência torna impossível que uma partícula massiva atinja \(c\).
N.B.: Em física, usa-se \(\frac{1}{\sqrt{0}} \to \infty\) para significar essa divergência, mas sempre se trata de um limite, nunca de uma igualdade no sentido algébrico.
Partículas sem massa (fótons, glúons) ocupam um lugar especial no cosmo. Ao contrário das partículas massivas, que teoricamente podem adotar qualquer velocidade entre 0 e \(c\), uma partícula sem massa só pode existir em uma única velocidade: a da luz no vácuo.
Por que essa restrição absoluta? A resposta está nas equações da relatividade restrita. A energia de uma partícula é escrita como: \( E^2 = (m c^2)^2 + (p c)^2 \)
onde \(m\) é a massa de repouso e \(p\) é o momento. Se \(m = 0\) (partícula sem massa), a equação se reduz a: \( E = p c \)
Além disso, a velocidade \(v\) de uma partícula é dada pela relação: \( v = \frac{p c^2}{E} = \frac{p c^2}{p c} = c \)
O cálculo é inequívoco: para qualquer partícula com massa nula, a velocidade é estritamente igual a \(c\). É impossível que ela desacele ou acelere. Ela nasce na velocidade da luz e desaparece na mesma velocidade, sem jamais conhecer o repouso.
Por isso, os fótons viajam por bilhões de anos. Durante toda a sua jornada, eles nunca experimentaram uma única fração de segundo de desaceleração. Seu relógio interno está congelado: eles não envelhecem.
A velocidade da luz: o limite absoluto que nada pode ultrapassar 
A realidade nos escapa: verdades que nunca poderemos provar 
A física do Universo em 50 equações: modo de uso 
A Identidade de Kaya: A equação que complica nossa descarbonização 
A Velocidade Intransponível no Universo: Quando a Energia se Torna Infinita 
O Embalamento Eletromagnético: O Segredo da Velocidade da Luz 
Compreender o Efeito Fotoelétrico: A Luz e os Eletrões 
A que distância fica o horizonte? 
Como os Painéis Solares Injetam Eletricidade na Rede? 
Dinâmica do Momentum para explicar a propulsão de foguetões ou medusas 
Como a energia dos elétrons dita as propriedades químicas 
O papel-chave da incerteza quântica: Nenhuma partícula pode estar em repouso 
Energia e Potência: Não confunda, o tempo faz toda a diferença 
Por que existe um limite para o frio, mas não para o calor? 
A Lei da Queda dos Corpos de Galileu 
A Lei dos Gases Ideais: Uma equação, milhares de aplicações 
A equação de Schrödinger revolucionou nossa visão da matéria 
A magia do teorema de Noether: Do princípio da menor ação às leis de conservação 
Relação entre massa gravitacional e massa inercial e o princípio da equivalência 
Terceira Equação da Física: A Quantidade de Movimento para Compreender as Colisões 
A segunda equação essencial em física: A intuição de uma grandeza que se conserva 
A primeira equação da física: Como matematizar a força 
A força eletromagnética ou força de Lorentz 
A energia solar recebida varia dependendo da inclinação 
Por que o mármore é mais frio que a madeira? 
Por que um fóton, que não tem massa, tem energia? 
Fórmula de Bayes e Inteligência Artificial 
As sete constantes fundamentais da física 
Qual é a sensação de temperatura no espaço interestelar? 
Curvas de radiação do corpo negro: lei de Planck 
O princípio da equivalência, os efeitos gravitacionais são indistinguíveis da aceleração 
E=mc2: Os quatro conceitos fundamentais do universo revisitados 
Como pesar
o sol? 
Equação da queda livre dos corpos (1604) 
Coulomb vs Newton: A misteriosa semelhança das forças do Universo 
Equação de Boltzmann sobre entropia (1877) 
As equações de Relatividade Restrita (1905) 
A equação da relatividade geral (1915) 
Equações da rotação planetária: entre momento cinético e equilíbrio gravitacional 
Equação da velocidade orbital de um planeta 
A equação
de Planck 
Entender a equação de Schrödinger sem matemática 
As três leis de Newton: Da maçã que cai aos planetas que orbitam 
Equações de Maxwell
A equação de Dirac 
Conservação da energia 
Equação da indução eletromagnética 
Por que as partículas elementares não têm massa? 
Diferença entre calor e temperatura