Tại sao ánh sáng nhanh hơn âm thanh?

Ánh sáng bao gồm các photon, là những tập hợp năng lượng rời rạc có tính chất sóng và hạt, trong khi âm thanh truyền đi dưới dạng sóng qua một môi trường làm cho nó truyền chậm hơn. Trong khi ánh sáng và âm thanh có một số điểm tương đồng do tính đối ngẫu sóng-hạt, các thuộc tính vật lý của chúng khác nhau đáng kể.

Hầu hết ánh sáng đến từ các hạt giải phóng năng lượng dưới dạng một photon. Làm cho một thứ gì đó di chuyển nhanh hơn đòi hỏi phải bổ sung năng lượng tỷ lệ với trọng lượng của nó. Vì các photon hoàn toàn không có khối lượng nên tốc độ của chúng không bị giới hạn bởi quy luật tự nhiên này. Kết quả là, các photon di chuyển với tốc độ tối đa có thể: tốc độ ánh sáng.

Ánh sáng không cần một phương tiện để truyền qua, vì vậy nó có thể đi xuyên qua không gian mà không bị cản trở. Mặt khác, âm thanh cần một môi trường để lan truyền, vì vậy âm thanh không lan truyền trong khoảng không gian gần. Khi âm thanh truyền trong không khí, năng lượng của nó truyền từ các hạt này sang các hạt khác, và sự truyền năng lượng này sẽ giới hạn tốc độ của nó. Vì không khí chủ yếu bao gồm nitơ và oxy, âm thanh phải đẩy các hạt này để lan truyền, hạn chế hơn nữa tốc độ tối đa của nó.

Âm thanh truyền nhanh hơn trong các chất đặc; tốc độ của âm thanh truyền qua nước nhanh hơn so với không khí, và thậm chí nhanh hơn qua các chất rắn. Tuy nhiên, âm thanh sẽ biến mất khi nó di chuyển, không giống như ánh sáng, có thể truyền từ các ngôi sao và thiên hà xa xôi đến Trái đất nếu không có gì cản trở nó.