Velocità luce

[Cleaning Doctor]

Scusate la domanda da ignorante. Vorrei sapere se esiste un punto di riferimento per la velocità della luce. Mi spiego meglio: se dalla terra spariamo un raggio di luce in direzione del moto terrestre è in contemporanea paghiamo un raggio di luce nella direzione contro il moto terrestre dal nostro punto di vista A che velocità vanno i due raggi di luce? Perché da quello che ho capito io, Per me, entrambi i raggi di luce viaggeranno a 300.000 km al secondo. Ovvero misurando lì dal mio punto di vista andranno alla stessa velocità e si allontaneranno Quindi da me nello stesso modo

[Richard1]

Ovviamente entrambi i raggi viaggeranno alla stessa velocità (quella della luce, appunto). Uno andrà in una direzione, e l'altro nell'altra.

[Cleaning Doctor]

Non è una risposta alla mia domanda...dal punto di vista di chi lancia il raggio di luce, si allontanano entrambi alla stessa maniera? Oppure il raggio che segue il moto della Terra lo vedremo andare più lento di C?

[Richard1]

Interessante come domanda: io penso che, posto che la velocità della luce rimane sempre uguale, il raggio di luce che puntiamo nel senso della rotazione terrestre andrà, dal nostro punto di vista sulla Terra, più veloce dell'altro raggio. Penso si debba infatti sommare la velocità di rotazione terrestre. Questo è quel che posso pensare a logica. Ci vorrebbe però qualcuno di più competente di me per risponderti in modo corretto.

[givi]

No, no, no, la velocità della luce è costante per qualsiasi direzione.

[Cleaning Doctor]

Ok è costante in ogni direzione. Ma ancora non mi è stata data una risposta.

Dal punto di vista di chi lancia i due raggi, essi si allontanano da noi ugualmente?

E un osservatore esterno cosa vede?

[Nicobugi]

la velocità della luce non cambia mai. In teoria un osservatore esterno vedrebbe lo spazio tempo deformarsi appunto per non infrangere questa legge. Come quando si corre in bicicletta e si tira una palla in avanti, la velocità della palla si sommerebbe a quella della bicicletta, ma se corressimo alla velocità della luce e lanciassimo una palla, la velocità di quest'ultima sarebbe sempre non oltre quella della luce, ed un osservatore esterno vedrebbe la bici accorciarsi

[Red Hanuman]

La velocità della luce è costante in ogni direzione per definizione, quindi anche per un raggio di luce che si muove nella stessa direzione della Terra o nella direzione opposta.

Non dimentichiamo che parliamo di spazio - tempo, e che sia lo spazio che il tempo si deformano nella direzione di moto.

Quindi, un raggio di luce che si allontana nella stessa direzione della Terra non può superare la velocità della luce nel vuoto.
Ne consegue che, in quella direzione, lo spazio ci apparirà restringersi ed il tempo rallentare. Nella direzione opposta, lo spazio si dilaterà ed il tempo rallenterà.
La risultante complessiva sarà sempre la velocità della luce per entrambi fotoni.

Un osservatore esterno vedrà la stessa cosa, con opportune differenze a seconda del sistema di riferimento proprio (sostanzialmente, a seconda della sua velocità relativamente alla Terra, ma con medesimi risultati per i due fotoni).

Possiamo trovare comunque delle differenze tra i due punti di vista (o sistemi di riferimento)? Sì.
Ammettendo che i due fotoni abbiano la stessa lunghezza d'onda, quello che si allontana da Terra subirà un redshift, mentre quello che il pianeta "insegue" subirà un blueshift. Un effetto simile si vedrà dell'altro sistema di riferimento.

Però, confrontando i valori tra il sistema solidale a Terra e quello nello spazio, potremo solo stabilire a che velocità i due sistemi si allontanano o avvicinano tra loro. Una cosa che potremmo comunque rilevare direttamente, e che non ci dà molte informazioni...

[Albertus]

Ok è costante in ogni direzione. Ma ancora non mi è stata data una risposta.

Dal punto di vista di chi lancia i due raggi, essi si allontanano da noi ugualmente?

E un osservatore esterno cosa vede?

Questa è la domanda giusta

Supponiamo , per un istante, che i fotoni di luce si comportino come proiettili

Il personale dell'astronave dice :

Lanciamo due fotoni di luce" allo stesso istante " , uno davanti e l'altro indietro
Noi siamo fermi, i due fotoni si muovono alla stessa velocità c = 300.000 km/sec quindi saranno sempre alla stessa distanza rispetto all'astronave

Un osservatore esterno dice :

L'astronave si muove a v = 1000 km/sec

Il fotone "anteriore' viene "lanciato' dal moto dell'astronave , quindi si muove a v = 300.000 km/sec + 1000 km/sec
il fotone "posteriore' viene 'frenato' dal moto dell'astronave, quindi si muove a v = 300.000 km/sec -1000 km/sec
Un missile si muoverebbe in questo modo

L'osservatore esterno concorda con l'osservatore sull'astronave che i due fotoni si trovano sempre alla stessa distanza dall'astronave
Lo scenario è coerente

I fotoni però non sono missili, anche per l'osservatore esterno i fotoni si muovono a c = 300.000 km/sec in entrambe le direzioni
L'osservatore esterno dovrebbe quindi giungere alla conclusione che la distanza dall'astronave del fotone anteriore dovrebbe essere minore della distanza del fotone posteriore

Se cosi fosse le descrizioni dello scenario non sarebbero più coerenti

E' questo uno dei modi per esprimere il "paradosso della luce" a cui ho accennato nel primo post e su cui si sono spaccati la testa decine di cervelloni

Come si restituisce la coerenza delle osservazioni ?

L'inghippo sta nella frase "Allo stesso istante "

Tutti noi e molti cervelloni nel passato davano per scontato che due eventi simultanei per un osservatore debbano essere simultanei per tutti gli altri
Non è cosi

L'osservatore a terra ritiene che il fotone " anteriore" sia partito prima di quello "posteriore"
La distanza dei due fotoni dall'astronave è quindi la stessa anche per l'osservatore esterno

Per rendere lo scenario ancora " coerente " o "equivalente " o "simmetrico' come richiesto non solo dall'esperienza' ma anche dalla "Logica"
Siamo stati costretti ad ammettere la relatività del tempo e dello spazio

[Albertus]

Scusate la domanda da ignorante. Vorrei sapere se esiste un punto di riferimento per la velocità della luce. Mi spiego meglio: se dalla terra spariamo un raggio di luce in direzione del moto terrestre è in contemporanea paghiamo un raggio di luce nella direzione contro il moto terrestre dal nostro punto di vista A che velocità vanno i due raggi di luce? Perché da quello che ho capito io, Per me, entrambi i raggi di luce viaggeranno a 300.000 km al secondo. Ovvero misurando lì dal mio punto di vista andranno alla stessa velocità e si allontaneranno Quindi da me nello stesso modo

Quello che descrivi è all'incirca l'esperimento di Michelson e Morley, condotto verso la fine dell'800 ,che confermò le conclusioni teoriche delle equazioni di Maxwell del campo elettromagnetico

a) La velocità di trasmissione delle onde elettromagnetiche è pari alla velocità della luce, quindi la luce è un'onda elettromagnetica
b) La velocità della luce è una grandezza universale , cioè vale sempre 300.000 km/sec indipendentemente dalla velocità della sorgente e/o dalla velocità dell'osservatore

Tale conclusione teorico / sperimentale portava ad una serie di paradossi che vennero risolti dalla teoria della relatività
Come curiosità storica l'equazioni della teoria della relatività erano già state scritte da Lorentz ma la teoria fu attribuita ad Einstein
Lo scienziato Olandese infatti spiegava il risultato dell'esperimento di Michelson con una supposta deformazione, ovviamente infinitesimale, degli strumenti di misura a causa del moto della terra nel mare di etere invece che alla relatività di tempo e spazio