Про скорость света и спорах об её преодолении

     Этот рассказ, конечно, не для специалистов, учёных, а для тех, кто физику не учил ни в школе, ни потом. Но для тех, кто мечтает о космических путешествиях к далёким звёздам, кому, однако, скучно разбираться в математике и формулах.
 
Часть 1.

     В сети интернет всё пишут и спорят о том, что скорость света постоянна и почти равна 300000 км/с. И о том, что реальному объекту из вещества достичь или  превысить эту скорость не дано законами природы.
     Из-за этого современные мальчишки ругают Эйнштейна и его теории относительности, которые вроде бы запрещают путешествия по Вселенной с околосветовыми скоростями на космических кораблях. А так хочется слетать куда-нибудь далеко-далеко. Посмотреть – как там. А потом быстренько вернуться к маме. И чтобы при этом почти мгновенно и туда, и обратно. Но возможно ли это?
     Давайте вместе попытаемся подумать на эту тему. Без формул и математики, которые мало кто любит. Из курса физики школы мы знаем, что только в вакууме – в пустоте свет распространяется с такой огромной скоростью, а в вещественных средах, например в воде, она меньше. Хотя, между атомами вещественных объектов тоже пустота. И вот в веществе свет натыкается на атомы и замедляется. А почему тогда он не натыкается на звезды, галактики, пока летит к нам миллионы и миллиарды лет? И не рассеивается, не теряет энергию, не замедляется?
     Многие знают, что если из окна поезда, идущего со скоростью 100 км/час бросить вперёд по ходу поезда камень, то он получит скорость, большую, чем 100 км/час.Это относительно неподвижной поверхности Земли. Если мы стоим на земле, то поверхность Земли нам кажется неподвижной. А поезд едет по земле со скоростью 100 км/час. В классической физике, которую учат дети в школе, скорости складываются. Правда, в зависимости от направления движения поезда и направления броска камня. Если направления совпадают, то скорость камня увеличивается, а если они противоположны, то скорости вычитаются. В последнем случае камень будет лететь в сторону хвоста поезда относительно земли медленнее, чем 100 км/час. Это многократно подтверждено жизнью, опытом многих людей.
     А вот теория Эйнштейна утверждает, что если поезд движется со скоростью света, то есть 299792,458  км/сек, то в какую бы сторону и с какой бы скоростью мы не бросали камень, он всё равно буде лететь со скоростью света 299792,458   км/сек. Здравый смысл, опыт не хочет у многих мириться с таким выводом.
     Для объяснения этого вывода учёные люди придумали много примеров. Но они тоже противоречат классике и опыту. Например, что в таком поезде, мчащемся со скоростью света, замедляется время, и при этом сжимается пространство и длина нашего поезда в направлении его движения. Даже так, что если поезд точно достигнет скорости света, то масса его достигнет бесконечности, пространство сожмется так, что длина поезда станет равна нулю. Получаются чудеса, которые запрещают нам летать по Вселенной со скоростью света. А мы уже все знаем, что от очень далёких звёзд и галактик свет к нам до Земли летит миллионы и, даже миллиарды лет. Так что даже с такой скоростью никто из живых людей не сможет добраться до далёких звёзд за свою жизнь. А это как-то обидно многим мечтающим о путешествиях в космосе.
     Мне тоже не хочется мириться с таким запретом. И я стал строить своё представление о движении света в космосе. Раньше я занимался наукой о колебаниях тел сложной формы – колебаниях машин. Многие знают, что самолёт или ракета могут развалиться в полёте, если на большой скорости его части начнут дрожать и колебаться. Первые самолёты, достигавшие скорости распространения звука в воздухе около 330 м/сек, рассыпались на кусочки. Потом ученые изучили законы колебаний самолётов на таких скоростях. Оказалось, что существует некий "звуковой барьер", в который упирается самолёт на скорости близкой к скорости звука. Нарастает сопротивление воздуха, растёт трение воздуха о поверхности самолёта. Он начинает греться, а более тонкие, чем корпус, крылья начинают вибрировать, как струны в гитаре. В результате крылья и хвост первых самолётов с реактивными двигателями разваливались. Пришлось изменить форму крыльев и хвоста, материал, из которого сделан самолёт. И ещё много инженерных хитростей.  В результате сегодня самолёты летают гораздо быстрее звука в воздухе. Причём многие слышали, что преодолении звукового барьера происходит громких хлопок, как будто что-то прорвалось или взорвалось.  Возможно, и космические корабли при достижении каких-то скоростей могут развалиться  от вибраций и колебаний. Поэтому надо этим постоянно заниматься. Конструкторы придумывают всё более быстро летающие машины и аппараты. Наверное, существует и "световой барьер", который надо будет научиться преодолевать.
     Но вернёмся к скорости распространения света. Почему эта скорость такая упрямая и не разрешает ее превышать? Чтобы ответить на этот вопрос без скучных математических формул, можно попытаться понять – а что такое свет и каким образом он движется от звезды к нам по пространству?
 
Часть 2.

     Думаю, к нам физически ничего и не летит от звезды.
     Как же так? Мы же видим звезду на небе. Она светит нам. Так же светит нам ночью Луна, а днём – наше Солнце. От них тоже к нам прилетает и свет, и тепло.
Но что же такое свет, который мы видим. Иногда он красный, иногда желтый, иногда голубой, синий или фиолетовый. А иногда – белый.
     На уроках в школе мы узнали, что свет — это электромагнитные колебания или волны. Вы спросите, а колебания чего? Учёные - ребята хитрые, выдумщики ещё какие! Они придумали, что свет — это колебания электромагнитных полей. Правда эти самые поля никто не видел и не щупал, и по ним не гулял. Но для нас наглядным образом такого поля может быть поверхность воды в реке, в озере или в океане. Волны на воде видели почти все хотя бы один раз. Волны можно увидеть и в ванне, если в неё налить воду и уронить туда, например, кусок мыла. Волны на воде – это наглядно. Пока на поверхность воды ничего не действует, она гладкая. Волны создаются каким-то воздействием. Например, падением в воду камня, сильным ветром, землетрясением дна водоёма. Можно хлопать по воде рукой и создавать волны.
     Если на спокойную поверхность воды бросить наш привычный камень, то все увидят, как во все стороны от места падения камня по поверхности воды побегут волны.
     Волна на поверхности воды на самом деле не бежит от источника воздействия, её создающего. Это иллюзия.
     Молекулы воды, из которых она состоит связаны между собой упругими связями, как пружинками. Причём считается, что вода не поддаётся сжатию. То есть эти условные пружинки очень жёсткие. На самом деле в любой воде на земле содержится довольно много воздуха, который легко сжимаем. Его частицы делают воду более податливой. Пружинки становятся менее жёсткими.
     Так вот при ударе по воде камнем вода сначала проминается,  пока камень погружается в воду. Пружинки связей сжимаются. А потом, когда камень уходит ко дну, пружинки разжимаются и вода поднимается вверх. Однако на поверхности воды связи и пружинки жёстче. Эти связи называют силами поверхностного натяжения.
     Поэтому, когда вода, двигаясь вверх, по инерции начинает подниматься над поверхностью остальной воды, то силы пружинок на поверхности воды начинают тормозить подъём воды вверх. В результате вода постепенно перестаёт подниматься вверх. Однако это движение тащит за собой через пружинки соседние молекулы воды. Потом вода начинает падать вниз. Так поверхность воды начинает качаться вверх-вниз. Так и образовалась сначала одна волна, затем другая. Первая волна порождает вторую. И так далее. Молекулы воды качаются вверх и вниз, вовлекая в это качание соседние молекулы. А нам кажется, что волна бежит к нам с некоторой скоростью. На самом деле вода к нам не приближается и не двигается. Она только качается вверх-вниз, как качели, которые качаются, но не бегают по земле. Вот эта кажущаяся скорость бега волн будет тем больше, чем жестче пружинки. Чем жестче пружинки, тем чаще молекулы качаются верх-вниз. Говорят, что волны имеют более высокую частоту колебаний в за единицу времени. И тем выше скорость кажущегося бега волн.
     Чем твёрже среда (у нас это вода), тем выше частота колебаний. И тем, как бы быстрее передаётся движение среды от источника возбуждения колебаний во все стороны. Тем, как бы выше скорость бега волны.
     Если мы сядем в лодке на волну, то мы не полетим с ней по поверхности, а будем качаться на месте. Скользить с волны на волну можно, но для этого нужен парус, ветер или двигатель или огромная волна для виндсёрфинга. Иначе так и будем качаться на месте, а волны будут как бы бежать мимо.
     Волны в воде могут образовываться не только на поверхности водоёма, но и внутри неё тоже. Землетрясение на дне моря или океана, как это часто бывает около Японии, вызывают сильные толчки огромных масс воды со стороны дна океана. Пружинки связей внутренних частей воды тоже начинают колебаться. Это создаёт на поверхности океана огромные волны - цунами. И в воздухе звуковые волны, как в воде, тоже разбегаются от источников звука - работающего мотора машины, от говорящего или поющего человека. Что-то подобное происходит и со светом в космосе.
     Свет, как мы знаем из школы – это тоже колебания. Только частота этих колебаний очень высокая. Медленнее всех колебания красного света. Быстрее всех колебания синего и фиолетового цвета. Но что же колеблется в океане пустоты, пока свет как бы бежит от звезды к нам на Землю. Мы же знаем, что в космосе нет почти, ну очень мало атомов веществ. Очень мало там молекул воды, газа. Там вакуум – пустота. А что-то колеблется. Похоже на то, что этот вакуум тоже из чего-то сделан. Я уже сказал. Что учёные придумали, что в вакууме есть поля и по ним и бегают волны света. В идеально твёрдой среде получается самая большая скорость волны, выше которой она не может быть. Значит наша Вселенная очень твёрдая. Вернее, среда, из которой она сделана. А среда эта - вакуум - ведёт себя подобно воде в океане или среде воздуха над океаном и над всей Землёй. Вот скорость света в этой среде и максимальна. Но...
     Возникает вопрос – а что, если мы попытаемся разогнаться на корабле так, чтобы двигаться быстрее, чем «бегут» волны? Скорее всего мы взлетим над водой и будем двигаться в другой среде – не в воде, а в воздухе. А это уже другая Вселенная.
     Ещё вопрос – а могут ли частицы среды Вселенной покидать свою среду? Например, капельки воды могут покинуть море или океан, испаряясь на солнце и от ветра? Вы, наверное, знаете, что это происходит постоянно. Если воду нагревает Солнце, то капельки воды преодолевают силы поверхностного натяжения, рвут пружинки связей и улетают  в небо. Так и наш космический корабль, или даже вся наша планета, как очень маленькие капельки нашей Вселенной могут получить дополнительную энергию и вырваться в другую среду-Вселенную.
     Из наших аналогий с волнами в воде и воздухе рождается предположение или по учёному - гипотеза. Свет, как и звук в воздухе может создавать свой "световой барьер", как звуковой для самолётов. Если изучить свойства сопротивления среды нашей Вселенной и правила построения и управления космическим кораблём, то нам удастся преодолеть и этот "световой барьер" в 300000 км/сек.
     А почему же волны света добираются к нам от самых границ наблюдаемой Вселенной? Волны в воде и звук в воздухе постепенно затухают с удалением от источника создания волн. Не может звук от кричащего громко человека быть услышан на другой стороне планеты без современных хитростей его передачи с помощью преобразования его в электромагнитные волны и обратно. Пружинки связей молекул и атомов воды и воздуха при своих колебаниях рассеивают часть полученной энергии в виде тепла и других излучений. Это похоже на трение, тормозящее автомобиль, движущийся по инерции. Вероятно и среда вакуума Вселенной тоже должна приводить к затуханию волн света с удалением от звезды. Только жесткость и твёрдость вакуума очень велика и торможение света очень мало. А встречающиеся на своём пути препятствия в виде планет, камней, пыли в космосе волны света огибают, как небольшие островки и кораблики в океане.
     Как-то так без формул и образно про свет и путешествия быстрее света за пределы Вселенной.