Träge Masse

Dieser Text beschreibt Träge Masse.

Die träge Masse eines Objektes misst den Widerstand, den es seiner Beschleunigung entgegenstellt (Trägheit). Diese Masse m_tr tritt in der Klassischen Mechanik in dem Newtonschen Kraftgesetz F=m_tr*a auf.

Die schwere Masse m_sch tritt in der davon unabhängig formulierten Newtonschen Gravitationstheorie auf, und misst, wie stark sich schwere Objekte durch die Gravitation gegenseitig beeinflussen: F = G * m_sch,1 * m_sch,2 / r². Die Gravitationstheorie für sich genommen macht keine Aussagen darüber, wie sich ein Objekt denn nun unter der vom Gravitationsfeld bewirkten Kraft zu verhalten habe.

Zur Motivation dieser nicht leicht einsichtigen Differenzierung mag folgende Analogie dienen: Ein geladenes Objekt erfährt in dem elektrischen Feld eine Kraft. Die Kraft, die es erfährt, ist von seiner eigenen Ladung abhängig. Seine Bewegungsreaktion, d.h. wie stark es seine Bewegung verändert, wird dagegen durch seine träge Masse bestimmt. Wenn man in dieser Analogie die Ladung durch die Schwere Masse ersetzt, wird die unterschiedliche Rolle von träger und schwerer Masse deutlich.

Da beide Theorien (Klassische Mechanik, Newtonsche Gravitationstheorie) unabhängig voneinander sind, ist nicht von vorneherein klar, dass beide Massen miteinander identifiziert werden können. Präzisionsmessungen haben jedoch ergeben, dass beide Formen der Masse proportional zueinander sind. Daher ist es üblich, die beiden Massen in geeignet gewählten Maßeinheiten mit einem Proportionalitätsfaktor von '1' miteinander zu identifizieren.

Die Allgemeine Relativitätstheorie begründet, warum träge Masse und schwere Masse gleich sind. Ein Experiment oder eine Beobachtung, die die Proportionalität von träger Masse und schwerer Masse widerlegte, würde daher die Allgemeine Relativitätstheorie in Frage stellen. Eine solche Hypothese (Modifizierte Newtonsche Dynamik, abgekürzt MOND genannt), wird von einer Minderheit von Astronomen als Alternative zur Dunklen Materie vorgeschlagen.