Innanzitutto ringrazio anch'io l'amico Spremiagrumi, che so essere appassionato studioso della Relatività, per il link all'articolo di Vatinno, che contiene a sua volta un link ad un interessante articolo di Lanczos, il quale fu collaboratore di Einstein a Princeton per un certo tempo.
Poi aggiungo qualcosa per Rob995, il quale ha scritto questo, con un tono forse un po' sconsolato :
Rob995 ha scritto:Dobbiamo accontentarci, ammesso che si tratti di vero sapere.. In verità non credo sappiamo, nel suo significato più alto, cosa siano lo spazio, il tempo, i campi. Però mi ha colpito il non poter sapere neanche che cosa sia effettivamente un osservatore inerziale. Grazie per le risposte e il consiglio.
In ogni caso, è sicuramente un bell'accontentarsi ! È vera scienza questa, sta tranquillo. Tutta la meccanica newtoniana , e ciò che ne consegue, è alta scienza, che noi ci sforziamo di capire e mettere in pratica quando serve.
In quanto al conoscere il significato più alto di spazio, tempo, campi….ci hanno ragionato e ci ragionano da secoli molte menti illustri, e mai come oggi la ricerca più avanzata (di cui poca eco arriva a noi, che talvolta non abbiamo un livello di preparazione adeguata, se non tramite qualche articolo scientifico e qualche buon libro di alta divulgazione : parlo per me ovviamente , chi è più specializzato ha meno problemi) sta lavorando sui concetti fondamentali dello spazio e del tempo.
Ma non è giusto dire che non possiamo sapere neanche che cosa sia un osservatore inerziale (meglio : un riferimento inerziale) . Questo lo sappiamo, e ne abbiamo anche degli esempi.
Per definizione classica , un riferimento inerziale è un riferimento nel quale vale il principio di inerzia : un corpo non soggetto a forze continua a rimanere in quiete o in moto rettilineo uniforme, fin quando non interviene una forza a modificare questo stato.
Data la definizione, si possono fare delle scelte. Per esempio, per fenomeni fisici di breve durata che avvengono in un laboratorio terrestre o comunque a terra o in sua prossimità , si può assumere che un riferimento con origine terrestre e assi permanentemente puntati verso le stelle cosiddette fisse sia inerziale . MA qui ora bisogna ricordarsi che è sempre presente la forza di gravità in questo riferimento, che quindi non si può trascurare. Se si vuole prescindere dalla gravità, bisogna neutralizzarla in qualche modo, di solito con un vincolo.
Però si possono scegliere riferimenti inerziali diversi. Ci viene in aiuto il Principio di Equivalenza di Einstein:
In un punto qualsiasi dello spaziotempo, si può assumere un riferimento "locale" che sia in "caduta libera" nel campo gravitazionale ivi esistente. Tale riferimento in caduta libera è un "riferimento inerziale locale" . In tale riferimento , le leggi della fisica sono quelle della relatività ristretta.
L'aggettivo "locale" ha una sua precisa ragion d'essere : la località è richiesta (nello spazio e nel tempo) per ridurre al minimo ovvero cancellare i cosiddetti effetti di marea , derivanti da disomogeneità nel campo gravitazionale.
Einstein parlava di ascensori in caduta libera, poiché tutto ciò che cade con l'ascensore è senza peso rispetto all'ascensore stesso . Oggi basta guardare ad una navicella spaziale in orbita attorno alla Terrra . LA navicella è in caduta libera nel campo gravitazionale terrestre. Gli astronauti non pesano rispetto alla navicella . Li vediamo galleggiare in essa, come abbiamo visto la nostra Samantha Cristoforetti durante alcuni mesi.
Questo è un riferimento inerziale locale.Le sfere di vetro, libere da forze, abbandonate in quiete dall'astronauta, rimangono in quiete : la definizione è pienamente soddisfatta.
Un oggetto che cade liberamente verso terra non avverte il proprio peso. Se facciamo cadere liberamente un accelerometro, esso segna zero accelerazione. Sembra strano? Ci saremmo aspettati che segnasse $g = 9.81m/s^2$ ?
Beh, se è questo ciò che aspettavamo, dobbiamo rivedere le nostre conoscenze della fisica.