Question

想象一下自己漂浮在深空中。假设你观察到一个质量不可忽略的带电粒子正在加速。我想知道是否有一种万无一失的方法可以判断电荷是在重力还是某种电场的作用下加速。

我认为检查电荷是否辐射就足够了。如果它不辐射，那么它就会因重力而加速。如果它辐射，那么它就会因电场而加速。

加速的原因是什么并不重要。加速的粒子会发射电磁辐射。 — 
@SamuelAdrianAntz 所以你是说不可能辨别加速的原因？这是某种等效原理吗？ — 
我认为是的，但我还不确定。（如果您还没有听说过，可能会让您感兴趣。它声称电荷也对引力有贡献，但具有排斥力。） — 
@SamuelAdrianAntz 如果电荷以排斥的方式对引力产生作用，是否意味着引力在 Reissner Nordstrom 计量中由于电荷的部分抵消而变得“较弱”？ —

Answer 1

如果是因为电场而加速，附近带有相反电荷的测试电荷将以相反方向加速。如果是重力，则以同样的方式。

Answer 2

回答这个问题的核心概念是，无论我们谈论的是带电粒子还是任何其他机械系统，如果没有额外的信息，就无法判断给定加速运动的起源（相互作用）。仅仅观察加速度而没有对加速体和环境进行实验的可能性不足以确定加速度的起源。

从更正式的角度来看，先前的陈述是通过加速度作为时间函数的知识与相互作用所依赖的所有参数的知识之间的差异来证明的。请注意，这种差异与理论无关。它在经典力学、狭义相对论和广义相对论中保持不变。

从广义相对论的角度来看，人们可以考虑使用辐射场的存在作为环境来排除或不排除自由落体运动。不幸的是，事实并非如此。正如中所解释的那样，自由落体的电荷在任何情况下都会辐射，因为由于电磁场的存在，它不能沿着测地线移动。

(+1) 让我们尝试一个思想实验。距离太阳一定距离的电子被移动的质子吸引。即电子受到静电吸引力、磁吸引力和引力吸引力。现在我们将视角转移到另一个视角（例如，宇航员观察移动火箭上的相互作用）。根据这位宇航员的视角，电吸引力和磁吸引力已经以一种非常特殊和复杂的方式转变。但为了在电子上产生与其他框架相同的净加速度，重力也必须在… — 
…与电力和磁力完全相同。如果重力不使用与麦克斯韦方程相同的机制，那么从数学上讲，重力是否可能以与电力和磁力完全相同的复杂方式进行转换？也就是说，能否使用完全不同的曲率导数来重现麦克斯韦方程，这种导数与麦克斯韦方程没有有效/模拟的相似性，但可以像麦克斯韦方程一样进行转换？ —

Answer 3

如果你漂浮在深空中，你无法看到附近的粒子因重力而加速，因为重力也会加速你。所以如果你看到一个粒子相对于你加速，那一定是由于你没有参与的相互作用。那就是电磁。

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你所在的引力场可能与电荷所在的引力场不同
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@BioPhysicist 是的，这就是为什么明确提到“深空”和“附近”的原因：它们形成了一个（局部）惯性参考系。对于引力场的差异，必须打破其中一个条件，因此要看到加速度，要么您必须靠近引力源，要么粒子必须远离引力源。
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楼主没有用“附近”这个词
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@BioPhysicist 是的，你说得对。我自己添加了这个条件，因为…你知道…很难看到远处的粒子：它们很小。
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电磁学 – 如何判断电荷是由于重力还是电场而加速？ – 物理学

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