Dlaczego światło jest szybsze niż dźwięk?

Światło składa się z fotonów, które są dyskretnymi zbiorami energii o właściwościach fali i cząstek, podczas gdy dźwięk przemieszcza się jako fala przez medium, co sprawia, że ​​podróżuje wolniej. Gdy światło i dźwięk mają niektóre podobieństwa wynikające z dualizmu falowo-cząsteczkowego, ich fizyczne cechy różnią się znacznie.

Większość światła pochodzi z cząstek uwalniających energię w postaci fotonu. Sprawienie, by coś podróżowało szybciej wymaga dodania energii proporcjonalnej do jej wagi. Ponieważ fotony nie mają żadnej masy, ich prędkość nie jest ograniczona przez to naturalne prawo. W rezultacie fotony poruszają się z maksymalną możliwą prędkością: prędkością światła.

Światło nie potrzebuje środka, przez który przechodzi, więc jest w stanie podróżować w przestrzeni bez przeszkód. Z drugiej strony, dźwięk potrzebuje medium, które rozprzestrzenia się, więc dźwięk nie rozprzestrzenia się w próżni kosmicznej. Kiedy dźwięk przemieszcza się w powietrzu, jego energia przenosi się z cząstek na inne cząstki, a ten transfer energii ogranicza jej prędkość. Ponieważ powietrze składa się głównie z azotu i tlenu, dźwięk musi przepychać te cząstki, aby się rozprzestrzeniać, co jeszcze bardziej ograniczy ich maksymalną prędkość.

Dźwięk porusza się szybciej w gęstych substancjach; Prędkość dźwięku jest szybsza przez wodę niż przez powietrze, a jeszcze szybciej przez substancje stałe. Dźwięk jednak rozprasza się podczas podróży, w przeciwieństwie do światła, które może przemieszczać się z odległych gwiazd i galaktyk na Ziemię, jeśli nic nie stanie na przeszkodzie.