Sistema Inerziale Galileiano e velocità Relativa:
Mariodic ci è molto affezionato ma credo che il suo ”Osservatore”, non abbia ragione d'essere: sposta semplicemente il problema!
Infatti dovremmo anche risolvere chi sarebbe e di dove verrebbe fuori questo ipotetico “Osservatore”!?...creato o increato? Da chi? bohh!?
Di problemi insoluti ce ne sono già abbastanza!

Piuttosto mi pare che Einstein (e non solo lui) parli di velocità della luce che non si somma e non si sottrae, ma si diffonde indifferentemente costante in tutte le direzioni.
C’è poi qualcosa d'altro di cui tener conto: le cosiddette stelle fisse che sono talmente lontane per noi da costituire il “sistema inerziale delle stelle fisse” o anche “sistema galileano”: rispetto a quello possiamo definire le nostre velocità relative nell’ambito ristretto del nostro sistema solare e della nostra galassia.

Rispetto a un tale sistema inerziale, noi sulla superficie terrestre, non siamo affatto fermi, ma procediamo alla velocità di rotazione della superficie terrestre più la velocità orbitale attorno al sole… sommati i relativi vettori.
Trascuriamo poi la velocità del Sole...che ci trascina attraverso la galassia, ecc…

_Rispetto ad un orologio posto sulla superficie terrestre la velocità di un orologio posto su di un satellite in orbita geostazionaria a 30/40 km, è senz’atro superiore e quindi il suo tempo si contrae e tanto più si contrare quanto più è alto (quindi veloce) è il satellite fino ad assumere forza centrifuga tale da sfuggire all’attrazione terrestre.

Analogamente, un’astronave che sfuggisse all’attrazione terreste verso lo spazio esterno dovrebbe assumere una velocità molto alta, magari la assume non trascurabile rispetto a quella luminale, con rifermento al sistema inerziale delle stelle fisse (sistema galileano).
Ne conseguirebbe che il tempo del suo orologio di bordo, o del suo astronauta, si contrarrebbe enormemente e ancora di altrettanto si contrarrebbe quando, dopo cinque anni terrestri, invertita la rotta, l’astronave tornasse sulla terra alla stessa velocità subluminale, ma non troppo, della partenza.

E allora potrebbe benissimo essere che, a prescindere dai tempi di accelerazione e decelerazione in partenza e in arrivo, dato che Einstein non ci inganna,…potrebbe benissimo essere, dicevo, che l’astronauta, col suo calendario di bordo, ha 31 anni, mentre il fratello gemello, nel calendario terrestre, ne ha 40…o qualcosa del genere.

Lessi un libro di fantascienza, un tempo (forse di Asimov?)
Comunque era la storia di due città…una abitata dai terrestri cioè da gente che non faceva mai viaggi spaziali: sopperiva solo ad esigenze terrestri proprie e degli astronauti: personale di terra insomma.

L’altra città era abitata esclusivamente da astronauti che equilibravano relativamente fra loro la loro età con i viaggi spaziali.
Per esempio: se uno aveva una moglie relativamente giovane partiva per un viaggio e quando tornava aveva la stessa età della moglie... o la moglie raggiungeva l'età sua. Idem per la moglie che non voleva invecchiare troppo rispetto al marito…e altri giochetti del genere…ma anche socialmente ed esistenzialmente più complessi.

Biologicamente e coscientemente, però, la vita degli astronauti durava, più o meno, quanto quella dei terrestri…solo che la loro epoca era avanzata rispetto a quella dei terrestri e si avanzava sempre più. Al limite, se le astronavi avessero potuto eguagliare la velocità della luce..sarebbero stati immortali!....o avrebbero vissuto l’attimo!
Se poi avessero superato la velocità luminale avrebbero persino potuto arrivare prima di partire…morire prima di nascere!...ecc…
Questo sì che è un controsenso!?

Scusa Andrea, sarò di coccio, ma questa tua affermazione non l'ho proprio compresa. Anche perchè secondo la relatività einsteniana le coordinate spaziali e temporali "proprie" di un sistema inerziale A sono legate a quelle "proprie" di un sistema inerziale B da un sistema di trasformazioni (quelle di Lorentz) in cui si ha sempre dilatazione temporale e contrazione delle lunghezze indipendentemente dal verso in cui avviene il moto (uniforme) relativo. Stessa considerazione su questa tua riflessione:


A me non sembra che la relatività porti alle conclusioni da te ipotizzate, e per sincerarsene è sufficiente trasformare le coordinate anche nel caso semplice di traslazione relativa lungo un solo asse di riferimento. Tornando ai gemelli capisco che può sembrare paradossale che ciascuno ritenga (facendo i calcoli) di dover essere più giovane dell'altro, ma ciò deriva solo da una scorretta applicazione della teoria.

...dimentichiamo per un momento le monumentali leggi della fisica del secolo scorso, le quali, certamente, non sono da mettere in discussione in questa sede, qui ci si diverte semplicemente, da comuni uomini della strada, a ripigliare lo strumento della nostra logica e del nostro cervello per provare a ripartire dagli stessi punti dove partirono cervelli geniali che approdarono a conclusioni che gia' conosciamo e che gia' hanno avuto il conforto di molti fatti osservati in natura; "divertiamoci" a scalare la montagna dal basso e nelle vesti di uno sherpa per un'altra via ,e vediamo dove arriveremo con le sole forze della logica...probabilmente da nessuna parte..., ma e' bello provarci
...dunque...il "fatto" incontrovertibile che la luce abbia una velocita' costante , indipendente dal moto relativo dei sitemi di riferimento ,degli osservatori e delle sorgenti che la emettono ,ci deve portare tutti ( scienziati e magazzinieri, pittori e ferrovieri, filosofi e cantanti ...) a concludere , per logica pura, che le lunghezze materiali relazionate al loro reciproco movimento non possono avere alcun altro riferimento , per determinarsi ( sempre che possano determinarsi) reciprocamente, che quella stessa velocita' luminale; e' quindi logico dedurre che una qualsiasi lunghezza materiale in moto parallelo e relativo rispetto a noi verso lo stesso fronte di luce che ci investe, dovra' "apparire" ai notri occhi, nel verso del fronte, piu' lunga di quanto sia in realta' rispetto a se' stessa, poiche' dovra' rilevare per se' stessa la stessa velocita' di luce che rileviamo noi sul nostro sistema rispetto a quello stesso fronte luminoso che ci investe; la stessa forchetta , sul quel sistema, dovra' apparirci piu' lunga della nostra forchetta, e gli spazi enormi che essa percorrera' nel nostro riferimento, saranno ,invece, per essa molto piccoli rispetto al proprio riferimento.
Se una pallina molto veloce rispetto a noi cade verso terra, essa coprira' nella direzione del proprio moto uno spazio che non e' il medesimo del nostro, sara' piu' piccolo per lei che per noi, coprira' quei suoi 3 metri che per noi magari sono 100; davanti ad essa tutto rimpicciolisce relativamente allo spazio che percorre in un altro sistema, man mano che la propria velocita' aumenta, dietro ad essa, per le ragioni opposte, gli spazi percorsi negli altri sistemi invece aumentano...; ma fin quì tutto e' intuibile per evidenza logica, quasi fisica, e senza l'ausilio di alcuna astrazione matematica paradossale...; il paradosso avviene allorche' tentiamo di considerare un moto relativo di un sistema rispetto al nostro sistema considerando un fronte luminoso che lo insegua e non lo investa, ebbene, in questo caso le lunghezze materiali di quel sistema dovranno ridursi rispetto a quelle del nostro ,anziche' dilatarsi come avviene pensando al fronte luminoso incalzante, e questo per la stessa ragione di salvaguardare il principio eminentemente empirico, che la luce mantenga velocita' costante rispetto a tutto;ne consegue , sulla base di queste considerazioni puramente logico intuitive( e per questo da prendere con le tenaglie......), che un oggetto in movimento rispetto a noi dovrebbe "apparirci" piu'corto per un verso ,e dilatato per l'altro, cioe' , nella pratica, indeterminabile nelle sue dimensioni spaziali reali rispetto al nostro sistema fino a che' esso rimane in movimento rispetto a noi..., cioe' fino a che' esso non entri a far parte del nostro sistema di riferimento.
Provate a riflettere in modo banalmente intuitivo e vediamo se le nostre conclusioni combaciano in qualche punto almeno...

...se davvero fosse cosi'...se le variazioni fossero indipendenti da l verso del moto di chi osserva, non si capisce perche' scontrandosi con un fronte di luce la lunghezza delle sue onde luminose ci appaia diminuire, mentre sfuggendo a quello stesso fronte ...le lughezze delle sue onde ci appaiano aumentare...

Mi riferivo solo alle dilatazioni/contrazioni: esse dipendono dal quadrato della velocità relativa, quindi non vedo come possano essere influenzate dal verso (il segno) della velocità. Ovviamente non è così per la composizione delle velocità: in questo caso interviene anche il verso.
Anche la lunghezza d'onda "vista" dipende dalle velocità relative (con il verso), ed è per questo che si manisfesta l'effetto doppler relativistico, per la luce, ben diverso da quello delle onde sonore (dove non occorre la relatività einsteniana per spiegare il fenomeno).
Probabilmente trovi la situazione paradossale (come hai specificato nel tuo penultimo post) perchè continui a considerare i raggi di luce come se fossero onde meccaniche longitudinali.

Ah, certo che lo potrebbe! bisognerebbe però avere capito, e 'vivere quotidianamente', la nostra vera natura che è spirituale. E che consiste un po' nella differenza che poniamo fra il materiale fisico e il valore di un dipinto nella Storia dell'Arte, oppure nel gesto gratuito dell'elemosina a prescindere dal quantum effettivamente elargito. Il soma ci consente il gesto e questo avrà, o meno, un carattere spirituale. Un carattere fondato sulla giustizia più che sulla bontà.In base ai gesti, al comportamento spirituale crescerà 'qualcosa' dentro. Che poi è lì la nostra eternità quando avremo lasciato questo soma. Rimanere nella dimensione fisica significa non essere mai nati, e quindi, essere come i morti. Solo distratti dall'autoconsapevolezza dal potere, il denaro, le donnine, le luci, l'apparire e via banalizzando. Solo così saremo veramente Uomini e non bipedi antropomorfi. E dirlo in un romanzo sarebbe eccezionale!

quindi...se queste "contrazioni/ dilatazioni" dipendessero unicamente dalla velocita' relativa , allora vorrebbe dire ( ma ne dubito) che, sullo stesso sistema di riferimento inerziale , a prescindere dalla propria velocita' relativa rispetto a qualsiasi altro sistema fuori di esso, due fronti di luce generati al suo interno da due sorgenti uguali dovrebbero venire percepiti in quel sistema da un osservatore sempre e comunque dello stesso " colore", indipendentemente dalla posizione in cui si trovano rispetto a chi li osserva...... e quindi, in pratica, se ,sopra un'astronave che viaggiasse a velocita' quasi luminale rispetto alla terra, si accendesse una lampadina a prua nella direzione di quel moto relativo ...il pilota al centro dell'astronave vedrebbe lo stesso colore di quello che vedrebbe accendendo una uguale lampadina a poppa dello stesso sistema di riferimento in cui consideriamo nulle tutte le velocita' relative al suo interno...mah...non mi convince..cosi' a pelle... ...secondo me, invece,...il pilota vedrebbe la luce di prua un po' piu' bluastra e la luce di poppa un po' piu' rossastra anche se non vi e' alcuna velocita' relativa che possa interessare il pilota in quel sistema se non il proprio moto assoluto rispetto alla luce , unico riferimento vero,... poiche' alla luce non dovrebbe importare nulla di quale sia il moto e la posizione delle sorgenti che la emettono ...il fatto importante e' che il pilota potrebbe davvero investire un fronte e sfuggire all'altro anche in un sistema inerziale in cui apparentemente valga la relativita' galileiana...le lampadine sono ferme li', sono uguali identiche...eppure emettono due colori diversi per il pilota...questo sarebbe il paradosso... e qui' si tornerebbe a quell'elemento di discriminanza newtoniana di cui parlammo piu' sopra e che sorprenderebbe pure Galileo...; se ,invece, sei al corrente di un esperimento che dimostri effettivamente che il pilota vede lo stesso colore per entrambi le lampadine a prescindere dal moto della sua astronave...be'...allora Galileo avrebbe davvero ragione su tutti i fronti e Newton...no......;
per quanto riguarda le onde di luce...be' ,fermiamoci al puro concetto di onda come variazione di qualche cosa in qualche cosa d'altro che molti chiamano tempo...basta questo per capire che l'effetto doppler non puo' essere spiegato classicamente ..cioe' con la fisica meccanica classica...

Questa tua risposta la trovo molto più conforme con i tempi perchè il flussi latenti del pensiero filosofico-scientifico cominciano, se pur con non poche titubanze e contraddizioni, a riorientarsi in quella direzione che già fu intravista da geni quali, niente meno, che Plank ed Heisenberg, solo per far dei nomi di indiscussa sacralità, ma anche non pochi altri non meno famosi. Questa lentissima metamofosi di aggiustamento filosofico potrebbe -oso pensare- riassumersi in questi punnti:

* la "mitigazione" del positivismo classico,

* il riconoscimento del fatto che la storica netta demarcazione cartesiana tra la res cogitans e la res extensa non è, appunto netta ma un'area sfumata che segna una transizione continua tra le cose intimamenti pensabili e le cose della, diciamo così, brutalità fisica. tra prima e seconda non vi sarebbe differenza qualitativa ma quantitativa sì, questa quantità consisterebbe di una grandezza misurabile (se ne fossimo capaci) che è la Conoscenza. Nella prima c'entra la così detta "spiritualità"

Andrea, ma per quale motivo il pilota dovrebbe verificare effetto doppler sulla luce che ha origine all'interno dell'astronave ?
Questo potrebbe essere vero per il suono, infatti in questo caso avrebbe importanza anche lavelocita' di trascinamento dell'aria. Ad esempio all'interno di un aereo, un passegero che si trovi nel mezzo del veivolo potrebbe verificare effetto doppler per 2 suonii identici generati uno in testa ed uno in coda. Se l'aereo supera la velocita' del suono non potrrebbe udire il suono generato in coda.
Inoltre il doppler per le onde sonore si spiega perfettamente con la fisica classica e la relativita' galileiana; tentare di spiegare il doppler per la luce sulla stessa base e' destinato al fallimento (chiedi a Fizeau).
E' chiaro che se continui a ritenere la luce come onde meccaniche che si propagano in un mezzo non riuscirai mai a superare i paradossi da te citati.

...ehm....forse mi hai equivocato ,ma e' dal principio della discussione che ho aperto che tento di spiegare che l'effetto doppler per la luce non e' spiegabile classicamente ( e questo mi sembra ovvio, visto che la luce non cambia mai velocita')...ma pure non classicamente ci sono dei paradossi che non riesco a spiegarmi...come puoi leggere piu' sopra...; al contrario di quanto dici,invece, l'effetto doppler sul suono non ti permettera' mai di udire idealmente suoni diversi da due fonti posizionate diversamente sullo stesso sistema di riferimento ( in aereo ci si parla tranquillamente ognidove...), per la luce , invece... a rigor di logica...sì, a rigor di logica e' possibile che la stessa lampadina , sullo stesso aereo, diffonda colori diversi a seconda della sua posizione rispetto a chi la osserva e rispetto al moto tutt'altro relativo ( e qui' sta il busillis) dell'aereomobile rispetto allo spazio; e' newtonianamente possibile che il moto relativo in realta' non esista? e' possibile che le leggi della fisica possano cambiare in ragione del sistema di riferimento e del moto di quel sistema rispetto ad uno "spazio" idealmente discriminatorio?...se fosse vero il fatto che in qualsiasi sistema fosse possibile determinare la direzione del moto rispetto allo "spazio" osservando il mutare del colore di una lampadina...cadrebbe la fisica del '900...e pure quella del '600 ......; e siccome cio' non e' cosa possibile nemmeno a pensarsi, mi piacerebbe capire come sia possibile che a velocita' quasi luminale rispetto alla terra il pilota di cui sopra possa osservare , allo stesso modo di quanto accade per il suono in un aereo, le due lampadine identiche nella loro struttura fisica e poste agli antipodi emanare 2 colori uguali per uno stesso osservatore solidale al loro sistema di riferimento......sempre che sia davvero cosi'..., perche' io davvero non riesco nemmeno ad intuire come la luce possa comportarsi su quell'astronave in modo del tutto analogo al suono sopra un aereo...e' davvero incomprensibile...vista la natura in apparenza del tutto differente del loro propagarsi nello spazio...