Ein Gedankenexperiment.
Stellen Sie sich ein Elektron vor, das in ein Schwarzes Loch fällt. Von einem externen Beobachter zum Elektron und zum Schwarzen Loch beschleunigt das Elektron und sollte Bremsstrahlung abgeben
Ausgehend vom Bezugssystem des Elektrons bewegt es sich im freien Fall entlang einer Geodäte, beschleunigt also überhaupt nicht und erzeugt daher keine Bremsstrahlung.
Welches ist die richtige Situation und warum?
Für dieses Gedankenexperiment brauchen Sie kein Schwarzes Loch: Lassen Sie einfach ein Elektron aus großer Höhe auf die Erdoberfläche fallen, und Sie haben genau das gleiche Problem.
Das Äquivalenzprinzip der Allgemeinen Relativitätstheorie besagt, dass ein solches System von einem beschleunigten Elektron nicht zu unterscheiden sein sollte.
Die Maxwell-Gleichungen sagen uns jedoch, dass beschleunigte Ladungen Strahlung emittieren, aber anscheinend keine solche Strahlung beobachtet wird.
Dieses "Gedankenexperiment" wird seit 1909 untersucht, und Wikipedia hat sogar einen Artikel darüber , einschließlich einer Auflösung. Unterm Strich strahlt eine solche Ladung tatsächlich. Während es im Ruhesystem der Ladung nicht zu strahlen scheint, ist diese Transformation im Wesentlichen keine Lorentz-Transformation, wenn man sich in das Laborsystem bewegt, und sie führt zu einer strahlenden Lösung im Laborsystem.
Philipps Antwort ist großartig, ich würde ihr nur ein paar Dinge hinzufügen.
Generell ist es wichtig darauf hinzuweisen, dass Strahlung kein beobachterunabhängiges Phänomen ist. Wenn man beispielsweise die Schwerkraft ignoriert, strahlt ein beschleunigendes Teilchen gemäß einem Trägheitsbeobachter, aber nicht gemäß einem Beobachter, der mitbeschleunigt. Die Maxwell-Gleichungen sind bei einer Transformation von einem Trägheits- in einen Beschleunigungsrahmen nicht unveränderlich.
Um den Grund für dieses Phänomen ein wenig zu erweitern, erfährt der beschleunigende Beobachter einen Rindler-Horizont – alles hinter diesem Horizont kann ihn nicht erreichen, solange er weiter beschleunigt. Eine mitbeschleunigende Ladung sendet Strahlung in die Raumzeitregion hinter dem Horizont des Beobachters aus, wie in diesem Artikel erklärt ( https://arxiv.org/abs/physics/0506049 ).
Analog strahlt ein Teilchen im freien Fall nicht für einen frei fallenden Beobachter, sondern für einen, der im Gravitationsfeld ruht. Währenddessen strahlt eine stationäre Ladung in diesem Feld gemäß dem frei fallenden Beobachter, aber nicht gemäß einem ähnlich stationären Beobachter.
TLDR
JEB