Warum können wir nicht mit Lichtgeschwindigkeit fliegen?

Wenn v sich der Lichtgeschwindigkeit nähert geht die relativistische Masse

https://de.wikipedia.org/wiki/Masse_(Physik)#Relativistische_Masse

wegen des Terms im Nenner gegen unendlich. Und eine unendliche Masse benötigt unendlich viel Energie um beschleunigt zu werden.

Daher können nur Teilchen deren Ruhemasse 0 ist mit Lichtgeschwindigkeit fliegen, z.B. Photonen.

Die sogenannte Lichtgeschwindigkeit die Geschwindigkeit, mit der Realität sich ausbreitet. Nichts was Ruhemasse* hat kann diese Geschwindigkeit erreichen, und nur weil Photonen keine Ruhemasse haben, haben sie diese Geschwindigkeit, daher der Name.

Der Name kommt auch daher, dass man früher glaubte, das Licht brauche ein Medium, in dem sich elektromagnetische Wellen ausbreiten (so wie Schallwellen in Luft), den sog. Äther. Die Frage, woran dieser Äther räumlich festgemacht sei, führte zum Michelson-Morley Experiment, bei dem eigentlich erwartet wurde, dass mit der Geschwindigkeit der Erde durch den Äther unterschiedliche Geschwindigkeiten des Lichts in unterschiedliche Richtungen gemessen würden. Überraschung: kein Unterschied, also kein Äther (es sei denn er würde zufällig ausgerechnet an der Erde festgemacht sein). Daraus geht nicht nur hervor, dass es keinen Äther gibt, sondern dass diese Geschwindigkeit eine in allen Inertialsystemen gleiche Naturkonstante und damit nicht überholbar ist, denn wenn man versucht den Strahl einer Taschenlampe mit dem Auto zu überholen, ist er relativ zum Auto genauso schnell wie relativ zur Taschenlampe.

Erst hier setzt die spezielle Relativitätstheorie an, die mit recht einfacher Mathematik (Lorentz-Transformationen) darlegt, was das für Auswirkungen auf Zeiten und Längen (und auch Massen*) in bewegten Systemen hat.

*) Masse ist Lorentz-transformiert wie Zeiten und Längen. Wenn man ein Fahrzeug in die Nähe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, geht mit wachsender Geschwindigkeit ein immer größerer Anteil der zugeführten Energie in die Masse, und ein immer kleinerer Anteil in Geschwindigkeitserhöhung - die Lichtgeschwindigkeit wird nie erreicht.

Eine mögliche Sichtweise ist: Weil wir unendlich viel Energie bräuchten, um eine Masse auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. Wir haben aber nicht unendlich viel Energie.

Die kinetische Energie einer Masse m mit Geschwindigkeit v ist in der relativistischen Physik...



Für v ↗ c (also bei Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit) erhält man dann E[kin] → ∞ (also einen unendlich hohen Energiebedarf).

Viele antworten wurden ja schon gegeben, aber es gibt auch eine ganz anschaulische erklärung: Da Information sich nur mit maximal C bewegen kann und alles diese austauscht, gibt es diese Grenze zwangsweise.

Wenn wir 2 Atome haben, diese können nicht denselben Ort einnehmen und die Atome wissen voneinander, da sie Informationen austauschen. Wenn man nun mit C flegen würde, könnten das die Atome ja nicht mehr, sie wären dann quasi komplett flach, es würden auch keine Prozesse mehr statfinden können. Wenn du dir vorstellst so ein Atom zappelt hin und her, dann würde es mit diesem Zappeln und der Geschwindigkeit des fliegendes Objekts ja kurzeitig schneller als C sein, das geht aber nicht, da die Information die das Atom zusammenhält sich nicht schneller bewegen kann.

Dazu kannst du dir das auch wie eine art Widerstand vorstellen, je näher man an C kommt, desto höher wird dieser Widerstand für alles was eine Ruhemasse hat. Selbst um ein einzelnes Atom auf C zu beschleunigen, würde man unendlich Energie benötigen, man könnte es immer nur knapp an C heran beschleunigen.

Ausserdem könnten wir uns bei der Geschwindigkeit nicht gegen vereinzelte Protonen schützen, also Kerne von Wasserstoffatomen. Bei der Geschwindigkeit hätten diese eine Energie, die aus denen ultraharte Strahlung macht - sich dagegen zu schützen würde immens dicke Wände (oder unglaublich viel Energie) kosten. Also abgesehen von den technischen Problemen, sich an Lichtgeschwindigkeit auch nur anzunähern.