Lagrange hat geschrieben:Natürlich kenne ich eine andere Theorie, das ist die Äthertheorie in Verbindung mit Gravitation. SRT scheitert an der Behauptung: Jeder misst die Uhr des anderen langsamer gehen als seine eigene. Wenn das so wäre, könnte GPS gar nicht funktionieren. Uhren könnten nicht synchronisiert werden, da sie mit allen möglichen Geschwindigkeiten relativ zueinander bewegt werden.
GPS funktioniert, weil sich die Relativitätstheorie – also sowohl die spezielle als auch die allgemeine Relativität – in ihren Vorhersagen bewährt hat. Dabei kommen zwei Effekte ins Spiel:
Zeitdilatation durch relative Bewegung:
Satellitenuhren bewegen sich relativ zur Erdoberfläche. Nach der speziellen Relativitätstheorie laufen diese Uhren langsamer, wenn man sie aus dem Ruhesystem der Erde betrachtet.
Gravitationsbedingte Zeitdilatation:
Aufgrund der unterschiedlichen Gravitationspotentiale zwischen der Höhe der Satelliten und der Erdoberfläche läuft die Zeit in geringeren Gravitationsfeldern (also weiter von der Masse entfernt) schneller – ein Effekt, den die allgemeine Relativitätstheorie vorhersagt.
Diese beiden Korrekturen werden in der Praxis kombiniert, sodass sich die Uhren von Satelliten und Empfängern auf der Erde trotz ihrer relativen Bewegungen und unterschiedlichen Gravitationsbedingungen synchronisieren lassen.
Die Behauptung, dass „jeder die Uhr des anderen langsamer gehen sieht“, führt oft zu Missverständnissen. In der speziellen Relativitätstheorie wird tatsächlich festgestellt, dass in einer Inertialsichtweise ein bewegter Beobachter die Uhren in einem anderen Bezugssystem als langsamer empfindet. Dieses scheinbare Paradoxon löst sich jedoch durch das Konzept der Relativität der Gleichzeitigkeit: Die Art, wie Ereignisse (und somit „Uhrzeiten“) in verschiedenen Bezugssystemen miteinander verglichen werden, ist nicht absolut, sondern hängt vom gewählten Referenzrahmen ab. Bei GPS werden diese Effekte präzise berücksichtigt, sodass – trotz der relativen Beobachtung von Zeitdilatation – eine konsistente Synchronisation möglich ist.
In der Vergangenheit wurde auch die Äthertheorie diskutiert, bei der ein „allgegenwärtiges Medium“ (der Äther) postuliert wird, durch das sich Licht ausbreiten soll. Einige Vertreter dieser Theorie haben versucht, die Zeitdilatation anders zu interpretieren. Jedoch liefern ätherbasierte Modelle keine besseren Vorhersagen als die Relativitätstheorie. Insbesondere sind sie nicht in der Lage, alle experimentellen Befunde – wie sie etwa in der hochpräzisen Funktion des GPS dokumentiert sind – konsistent zu erklären.
Die hohe Genauigkeit und der reibungslose Betrieb des GPS bestätigen, dass die relativistischen Korrekturen (sowohl von der speziellen als auch von der allgemeinen Relativitätstheorie) exakt den realen Messungen entsprechen. Alternative Ansätze wie die Äthertheorie können diese Ergebnisse nicht in gleicher Weise nachvollziehbar erklären. Daher gilt die Relativitätstheorie in diesem Kontext als die richtige Theorie, was sich auch in zahlreichen experimentellen Überprüfungen gezeigt hat.