En realidad … el sonido puede viajar tan rápido como la luz, al menos en principio. Este tema a veces surge en el contexto de la cosmología física.
A los cosmólogos les gusta simplificar las cosas. Para ellos, (casi) todo es un fluido perfecto, caracterizado por su densidad y presión, o más bien, la relación de los dos, la llamada ecuación de estado. Si la densidad se mide como una densidad de energía, sus unidades (energía dividida por volumen) son las mismas que las unidades de presión (fuerza dividida por área; recuerde, la energía es fuerza por longitud, el volumen es área por longitud). Entonces su razón es un número sin unidades; solo un llamado número adimensional. A menudo se denota con la letra [math] w [/ math].
Para la mayoría de las cosas en la experiencia cotidiana, [math] w \ sim 0 [/ math]. Los cosmólogos simplemente llaman a esto “polvo”. Estás hecho de polvo; la tierra está hecha de polvo; Incluso las estrellas son (en su mayoría) polvo.
- ¿Qué significa un "año luz", como en "300 años luz de la Tierra"?
- En un futuro lejano, la expansión del espacio entre dos objetos será más rápida que la luz. ¿En qué fecha se verá la última luz?
- ¿Cuánto tiempo le tomará a la luz llegar a la galaxia más lejana o al próximo universo?
- ¿Podría la velocidad de la luz ser también la velocidad a la que las partículas se separan cuando otra fuerza no actúa sobre ellas?
- ¿Cuántas veces ves en un segundo?
Para un gas que está tan caliente, sus partículas se mueven a casi la velocidad de la luz, es decir, para un llamado gas ultrarelativista, encontramos que [matemáticas] w \ sim 1/3 [/ matemáticas]. Un ejemplo hipotético: una caja con su interior forrado con espejos perfectos. Cualquier luz que deje entrar seguirá rebotando de un lado a otro (ejerciendo una fuerza en las paredes de la caja, es decir, presión). Este es un gas de fotones, y la presión que ejerce equivale a un tercio de su densidad de energía.
Cuando observa las ecuaciones reales, se permite cualquier valor entre [matemática] -1 \ le w \ le +1 [/ matemática]. (Los valores inferiores a [matemática] -1 [/ matemática] conducen a un universo inestable, los valores superiores a [matemática] +1 [/ matemática] violan la ley de causalidad).
En el mundo simple de los cosmólogos, la velocidad del sonido también es fácil de calcular: [matemáticas] c_s = c \ sqrt {w} [/ matemáticas], donde c es la velocidad de la luz. Aprendemos que en un gas ultrarelativista, [math] c_s = c / \ sqrt {3} [/ math].
Entonces, si hubiera una “sustancia” en la que [matemática] w = 1 [/ matemática], también tendría [matemática] c_s = c [/ matemática]. Los cosmólogos llaman a este medio “rígido” y a menudo se lo considera en el contexto de varias teorías de partículas o de gravedad extendida.
Y podría decirse que el espacio-tiempo en sí mismo es un medio tan “rígido”, si consideramos las ondas gravitacionales como perturbaciones mecánicas similares al sonido, porque estas perturbaciones viajan a la velocidad de la luz, y prácticamente hacen lo mismo que el sonido: causan cosas que encuentran menear de un lado a otro.
