Razón por la que nada se mueve más rápido que la velocidad de la luz

Pero, según tengo entendido, este cambio de masa no se sentiría desde el marco de referencia del objeto en movimiento, por lo que desde FOR no hay nada que limite la velocidad.

En el centro de masa del sistema, una masa única, que no depende de la velocidad, se denomina masa invariante del sistema y es la "longitud" del vector de cuatro impulsos que describe el sistema en cualquier marco covariante de Lorentz. No hay falla en su argumento.

El límite de la velocidad de la luz a c viene de las transformaciones de Lorentz .

Uno tiene que tener una comprensión clara de lo que son la física y sus teorías. La física utiliza las matemáticas como herramientas para describir observaciones y mediciones , y poder predecir nuevas condiciones de contorno. Después de la época de Newton y el uso extensivo de ecuaciones diferenciales e integrales, se hizo necesario imponer "axiomas" de la física sobre el conjunto de posibles soluciones matemáticas, con el fin de recoger el subconjunto de aquellas soluciones que eran descriptivas y predictivas de observables físicos. . Estos axiomas de la física se denominan leyes, o postulados, o principios, como en las leyes de Newton , o los postulados de la mecánica cuántica. y el "principio de incertidumbre de Heisenberg" .

El límite de la velocidad de la luz surgió originalmente cuando Maxwell combinó las leyes eléctricas y magnéticas de la época en una elegante teoría electromagnética, que predijo la existencia de ondas electromagnéticas que transferían energía con una velocidad específica en un medio específico. Fue Lorentz quien notó que bajo las transformaciones de Lorentz los sistemas permanecían covariantes, y por eso las transformaciones tienen su nombre, aunque son inherentes al sistema de Maxwell.

En la física clásica, la luz se describe como un tipo de onda electromagnética. El comportamiento clásico del campo electromagnético se describe mediante las ecuaciones de Maxwell, que predicen que la velocidad c con la que las ondas electromagnéticas (como la luz) se propagan a través del vacío está relacionada con la constante eléctrica ε0 y la constante magnética μ0 mediante la ecuación

c=1/(ε0.μ0)

Entonces, de una manera matemáticamente complicada, el límite de c para la radiación electromagnética se basa en las leyes de Ampere y Faraday... , porque las ecuaciones de Maxwell describen las observaciones basadas en estas leyes fundamentales.

Cuando uno da con las leyes fundamentales, la respuesta al "por qué" es "porque describe y predice perfectamente las observaciones y medidas hasta ahora".

c se convirtió en un límite de velocidad universal tanto en la mecánica clásica como en la cuántica debido al pensamiento original de Einstein. tratando de reconciliar las transformaciones de marcos móviles y la elegante y exitosa teoría de Maxwell. El enlace da una idea de los procesos de pensamiento.

Así, el límite general de velocidad de c viene como un axioma en la teoría de la relatividad especial, que ha sido validada innumerables veces en experimentos con partículas (por ejemplo).

Entonces, la única respuesta a "por qué nada se mueve más rápido que c" es "porque el axioma es necesario para describir todos los datos existentes y la teoría basada en él predice perfectamente las mediciones futuras".

Para ilustrar la conclusión de @annav (su último párrafo), echemos un vistazo al Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Esta gigantesca máquina es capaz de dar a un solo protón la energía cinética de un mosquito volador [*]. Ahora que la energía cinética se pone entera en una partícula que es aproximadamente$10^{-21}$veces más ligero que el mosquito. Pero aún así, esos protones no vuelan más rápido que la velocidad de la luz. Es divertido calcular qué tan rápido serían si la mecánica newtoniana fuera correcta: la velocidad de ese protón será entonces 118 veces la de la luz en el vacío.

Este es este hecho experimental y los muchos miles de este tipo que justifican el postulado de que la velocidad de la luz es un límite superior.

[*] mosquito: 2 miligramos, volando a 3,7 kilómetros/hora (sí, lo sé, un mosquito es aproximadamente la mitad más lento que eso); LHC: 6,5 TeV (energía de las carreras actuales, a partir de 2015)

¡En ese marco de referencia, la velocidad siempre es cero! Que es un límite mucho más difícil que la velocidad de la luz. Así que no hay necesidad de que la masa aumente para mantenerla por debajo del límite de velocidad cósmica.

No es necesario que dos observadores estén de acuerdo ni en la velocidad de un objeto ni en su aceleración coordinada. Un observador que ve un objeto acercándose a la velocidad de la luz observará que ese objeto acelera más lentamente que un observador que lo ve comenzando en reposo.

Que el límite de velocidad es$c$es una consecuencia de la forma del espacio de Minkowski,$M$.$c$es la escala entre la dimensión del tiempo y la dimensión del espacio. Todo en$M$tiene cuatro velocidades:

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

con magnitud$c$---para todo en todos los marcos de referencia.

Además, la 4-aceleración es siempre ortogonal a la 4-velocidad: todo se mueve a través de$M$en$c$no importa qué.

Con eso, la magnitud de la 3-velocidad está limitada por$c$. Las partículas sin masa, como el fotón, viajan a$c$--que se llama convenientemente, "la velocidad de la luz".

... cuyo concepto fundamental es que nada puede moverse más rápido que la velocidad de la luz.

Eso no es del todo cierto. Claro, entidades con velocidad mayor que$c$'causa' problemas con la causalidad, pero este no es el problema esencial.

El problema esencial es este: una entidad con velocidad$c$en un marco de referencia inercial necesariamente tiene velocidad$c$en todos los marcos de referencia inerciales, es decir, una entidad con velocidad$c$no tiene marco de referencia inercial.

Dado que un objeto con velocidad menor que$c$tiene un marco de referencia inercial (está en reposo con respecto a sí mismo), no puede tener velocidad$c$en cualquier otro marco de referencia inercial (pensado que puede tener una velocidad arbitrariamente cercana a$c$).

Desde otra perspectiva, hay una infinidad de marcos de referencia inerciales (localmente) en los que tienes una velocidad arbitrariamente cercana a$c$. Piénsalo. ¿Sientes que estás viajando arbitrariamente cerca de$c$¿ahora mismo?

Pero no hay un marco de referencia inercial (localmente) en el que tenga velocidad$c$porque, si fuera así, tendrías velocidad$c$en todos ellos!