Perché la luce è più veloce del suono?

La luce è composta da fotoni, che sono raccolte discrete di energia con proprietà di onda e particella, mentre il suono viaggia come un'onda attraverso un mezzo, che lo fa viaggiare più lentamente. Mentre luce e suono hanno alcune somiglianze dovute alla dualità onda-particella, i loro attributi fisici differiscono in modo significativo.

La maggior parte della luce proviene da particelle che rilasciano energia sotto forma di un fotone. Fare qualcosa per viaggiare più velocemente richiede l'aggiunta di energia proporzionale al suo peso. Poiché i fotoni non hanno affatto massa, la loro velocità non è limitata da questa legge naturale. Di conseguenza, i fotoni viaggiano alla massima velocità possibile: la velocità della luce.

La luce non ha bisogno di un mezzo per viaggiare, quindi è in grado di viaggiare nello spazio senza ostacoli. Il suono, d'altra parte, ha bisogno di un mezzo da diffondere, quindi il suono non si diffonde nel vuoto prossimo dello spazio. Quando il suono viaggia attraverso l'aria, la sua energia si trasferisce dalle particelle ad altre particelle e questo trasferimento di energia ne limita la velocità. Poiché l'aria è composta principalmente da azoto e ossigeno, il suono deve spingere queste particelle per diffondersi, limitando ulteriormente la sua velocità massima.

Il suono viaggia più velocemente in sostanze densi; la velocità del suono è più veloce attraverso l'acqua che attraverso l'aria, e ancora più velocemente attraverso le sostanze solide. Tuttavia, il suono si disperde mentre viaggia, a differenza della luce, che può spostarsi da stelle e galassie lontane alla Terra se non viene ostacolato.