Grund dafür, dass sich nichts schneller bewegt als die Lichtgeschwindigkeit

Aber nach meinem Verständnis wäre diese Massenänderung nicht vom Bezugsrahmen des sich bewegenden Objekts aus zu spüren, daher gibt es nichts, was die Geschwindigkeit begrenzt.

Am Massenmittelpunkt des Systems wird eine eindeutige, nicht geschwindigkeitsabhängige Masse als invariante Masse des Systems bezeichnet und ist die "Länge" des vier Impulsvektors, der das System in jedem kovarianten Lorentz-Rahmen beschreibt. An Ihrer Argumentation ist kein Fehler.

Die Grenze der Lichtgeschwindigkeit zu c ergibt sich aus Lorentz-Transformationen .

Man muss ein klares Verständnis davon haben, was Physik und ihre Theorien sind. Die Physik nutzt Mathematik als Werkzeug, um Beobachtungen und Messungen zu beschreiben und Vorhersagen für neue Randbedingungen treffen zu können. Nach der Zeit von Newton und der umfassenden Verwendung von Differential- und Integralgleichungen wurde es notwendig, der Menge möglicher mathematischer Lösungen physikalische „Axiome“ aufzuerlegen, um die Teilmenge jener Lösungen aufzunehmen, die beschreibende und vorhersagende physikalische Observablen waren . Diese physikalischen Axiome werden Gesetze oder Postulate oder Prinzipien genannt , wie in den Newtonschen Gesetzen oder den Postulaten der Quantenmechanik. und die "Heisenberg-Unschärferelation" .

Die Grenze der Lichtgeschwindigkeit entstand ursprünglich, als Maxwell die elektrischen und magnetischen Gesetze der damaligen Zeit zu einer eleganten elektromagnetischen Theorie kombinierte, die die Existenz elektromagnetischer Wellen vorhersagte, die Energie mit einer bestimmten Geschwindigkeit in einem bestimmten Medium übertragen. Es war Lorentz, der bemerkte, dass die Systeme bei Lorentz- Transformationen kovariant blieben, und deshalb haben die Transformationen seinen Namen, obwohl sie dem Maxwell-System innewohnen.

In der klassischen Physik wird Licht als eine Art elektromagnetische Welle beschrieben. Das klassische Verhalten des elektromagnetischen Feldes wird durch die Maxwellschen Gleichungen beschrieben, die vorhersagen, dass die Geschwindigkeit c, mit der sich elektromagnetische Wellen (zB Licht) durch das Vakuum ausbreiten, durch die Gleichung mit der elektrischen Konstante ε0 und der magnetischen Konstante μ0 in Beziehung steht

c=1/(ε0.μ0)

Der Grenzwert von c für elektromagnetische Strahlung basiert also auf mathematisch verschlungene Weise auf den Gesetzen von Ampere und Faraday ... , weil die Maxwell-Gleichungen die Beobachtungen auf der Grundlage dieser Grundgesetze beschreiben.

Wenn man auf Grundgesetze stößt, lautet die Antwort auf das „Warum“ „weil es bisherige Beobachtungen und Messungen perfekt beschreibt und vorhersagt“ .

c wurde sowohl in der klassischen als auch in der Quantenmechanik aufgrund des Denkens über den Tellerrand von Einstein zu einer universellen Geschwindigkeitsbegrenzung. der Versuch, Transformationen des beweglichen Rahmens und Maxwells elegante und erfolgreiche Theorie in Einklang zu bringen. Der Link gibt eine Vorstellung von den Denkprozessen.

So kommt die allgemeine Geschwindigkeitsgrenze von c als Axiom in der speziellen Relativitätstheorie vor, die unzählige Male (zB in Teilchenexperimenten) validiert wurde.

Die einzige Antwort auf die Frage „warum sich nichts schneller bewegt als c“ ist „weil das Axiom notwendig ist, um alle vorhandenen Daten zu beschreiben, und die darauf basierende Theorie zukünftige Messungen perfekt vorhersagt“.

Um die Schlussfolgerung von @annav (ihr letzter Absatz) zu veranschaulichen, werfen wir einen Blick auf den Large Hadron Collider (LHC). Diese gigantische Maschine ist in der Lage, einem einzelnen Proton die kinetische Energie einer fliegenden Mücke zu verleihen [*]. Nun wird diese kinetische Energie vollständig in ein Teilchen gesteckt, das sich bewegt$10^{-21}$mal leichter als die Mücke. Trotzdem fliegen diese Protonen nicht schneller als mit Lichtgeschwindigkeit. Es ist amüsant zu berechnen, wie schnell sie wären, wenn die Newtonsche Mechanik richtig wäre: Die Geschwindigkeit dieses Protons wäre dann 118-mal so hoch wie die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum.

Dies ist diese experimentelle Tatsache und die vielen Tausend ihrer Art, die das Postulat rechtfertigen, dass die Lichtgeschwindigkeit eine obere Grenze ist.

[*] Mücke: 2 Milligramm, fliegt mit 3,7 km/h (ja, ich weiß, eine Mücke ist etwa halb so langsam); LHC: 6,5 TeV (Energie der aktuellen Läufe, ab 2015)

In diesem Bezugssystem ist die Geschwindigkeit immer Null! Das ist eine viel härtere Obergrenze als die Lichtgeschwindigkeit. Es besteht also keine Notwendigkeit, die Masse zu erhöhen, um sie unter der kosmischen Geschwindigkeitsgrenze zu halten.

Zwei Beobachter müssen sich weder über die Geschwindigkeit eines Objekts noch über seine Koordinatenbeschleunigung einigen. Ein Beobachter, der ein Objekt sieht, das sich der Lichtgeschwindigkeit nähert, wird feststellen, dass dieses Objekt langsamer beschleunigt als ein Beobachter, der es in Ruhe beginnen sieht.

Dass die Geschwindigkeitsbegrenzung ist$c$ist eine Folge der Form des Minkowski-Raums,$M$.$c$ist die Skalierung zwischen der Zeitdimension und der Raumdimension. Alles in$M$hat eine vierfache Geschwindigkeit:

$u_{\mu} = \gamma(c, {\bf v})$

mit Größenordnung$c$---für alles in allen Bezugsrahmen.

Außerdem ist die 4-Beschleunigung immer orthogonal zur 4-Geschwindigkeit: alles bewegt sich hindurch$M$bei$c$egal was.

Damit ist die Größe der 3-Geschwindigkeit begrenzt durch$c$. Masselose Teilchen, wie das Photon, reisen an$c$--was bequemerweise "die Lichtgeschwindigkeit" genannt wird.

... welches eine grundlegende Konzept ist, dass sich nichts schneller als Lichtgeschwindigkeit bewegen kann.

Das stimmt nicht ganz. Sicher, Entitäten mit einer Geschwindigkeit größer als$c$Ursachenprobleme mit der Kausalität, aber das ist nicht das wesentliche Problem.

Das wesentliche Problem ist folgendes: eine Entität mit Geschwindigkeit$c$in einem Trägheitsbezugssystem hat notwendigerweise Geschwindigkeit$c$in allen Trägheitsreferenzrahmen, dh eine Entität mit Geschwindigkeit$c$hat kein Trägheitsbezugssystem.

Da ein Objekt mit einer Geschwindigkeit von weniger als$c$ein Trägheitsbezugssystem hat (es ruht in Bezug auf sich selbst), es kann keine Geschwindigkeit haben$c$in jedem anderen Trägheitsbezugssystem (dachte, es kann eine beliebig nahe Geschwindigkeit haben$c$).

Aus einer anderen Perspektive gibt es unendlich viele (lokale) Trägheitsreferenzrahmen, in denen Sie beliebig nahe Geschwindigkeit haben$c$. Denk darüber nach. Haben Sie das Gefühl, Sie reisen willkürlich in die Nähe$c$im Augenblick?

Aber es gibt keinen (lokalen) Trägheitsreferenzrahmen, in dem Sie Geschwindigkeit haben$c$denn wenn das der Fall wäre, hättest du Geschwindigkeit$c$in allen !