0:00:06.590,0:00:10.353
어떻게 스마트폰은 여러분이[br]어디 있는지 정확하게 아는 걸까요?

0:00:10.353,0:00:15.176
그 답은 바로 여러분의 머리 위[br]12,000마일 떨어진 인공위성에서

0:00:15.176,0:00:21.139
공전하며 양자역학의 힘으로 원자시계의[br]리듬으로 시간을 맞추는 데 있습니다.

0:00:21.139,0:00:24.446
휴~! 어렵네요.[br]좀 더 쉽게 풀어봅시다.

0:00:24.446,0:00:26.931
우선, 왜 인공위성의 시간을 아는것이

0:00:26.931,0:00:32.149
우리가 관심있는 위치를 알고자 할 때[br]왜 그렇게 중요할까요?

0:00:32.149,0:00:34.359
먼저 여러분의 스마트폰이[br]결정해야 하는 것은

0:00:34.359,0:00:37.446
인공위성으로부터의 거리입니다.

0:00:37.446,0:00:40.883
각각의 인공위성은 끊임없이[br]라디오 신호를 보내고 있고,

0:00:40.883,0:00:45.352
그 신호는 빛의 속도로[br]여러분의 폰에 전달되죠.

0:00:45.352,0:00:51.762
그 폰은 신호 도착시간을 기록하고요,[br]이것으로 인공위성과의 거리를 계산하죠.

0:00:51.762,0:00:57.717
간단한 공식을 이용합니다.[br]'거리=C x 시간'

0:00:57.717,0:01:03.085
이때 C는 빛의 속도이고, 시간은 [br]신호가 도착하는데 걸린 시간입니다.

0:01:03.085,0:01:06.236
하지만 문제가 하나 있는데,[br]빛이 엄청나게 빠르다는거죠.

0:01:06.238,0:01:09.640
우리가 아무리 시간을 초단위에 [br]가장 가깝게 계산할 수 있다 할 지라도

0:01:09.640,0:01:12.950
지구의 모든 위치, 혹은 지구 밖에서도

0:01:12.950,0:01:16.102
인공위성에서의 거리는 아마[br]같게 될 것입니다.

0:01:16.102,0:01:20.375
그래서, 거리를 피트 단위로 [br]계산하기 위해서

0:01:20.375,0:01:23.618
우리는 그동안 발명된 것 중에서[br]최고의 시계를 사용해야 합니다.

0:01:23.618,0:01:25.979
자, '원자시계' 등장합니다.

0:01:25.979,0:01:27.750
어떤것은 아주 정밀해서,

0:01:27.750,0:01:34.313
앞으로 심지어 3억년이 흘러도[br]단 1초의 오차도 없습니다.

0:01:34.313,0:01:38.847
원자시계는 양자물리학으로 움직입니다.

0:01:38.847,0:01:41.718
모든 시계는 반드시 지속적으로[br]일정한 주기를 갖고있어야 하는데요,

0:01:41.718,0:01:45.691
다른 말로하면, 시계는 어떤[br]반복되는 작업을 수행해서

0:01:45.691,0:01:49.385
동일한 시간의 증가분을 [br]표시해야 합니다.

0:01:49.385,0:01:51.216
마치 할아버지의 시계가

0:01:51.216,0:01:55.607
중력에 의해 지속적으로 왔다갔다하는[br]시계추에 의존하는 것처럼,

0:01:55.607,0:01:57.939
원자시계의 '똑딱'은

0:01:57.939,0:02:03.041
한 원자의 두 에너지 레벨 사이의 [br]전이에 의해 유지됩니다.

0:02:03.041,0:02:05.909
이 지점이 바로 양자물리학이[br]들어와 작용하는 지점이죠.

0:02:05.909,0:02:09.311
양자역학에서는 원자가 에너지를[br]갖고 있다고 말합니다.

0:02:09.311,0:02:12.968
그러나 임의적으로 아무렇게나[br]에너지량을 갖을 수는 없다고 하죠.

0:02:12.968,0:02:18.215
대신, 원자에너지는[br]정밀한 수준으로 한정되어 있는데,

0:02:18.215,0:02:20.300
우리는 이것을 '양자' 라 합니다.

0:02:20.300,0:02:24.402
간단한 비유로, 고속도로를 달리는[br]자동차를 생각 해 보세요.

0:02:24.402,0:02:25.730
여러분이 속도를 올림에 따라,

0:02:25.730,0:02:32.222
아마, 보통 시속 20마일에서[br]최고 70마일 정도로 주행할 겁니다.

0:02:32.222,0:02:34.792
이제, 만약 양자 원자 자동차가[br]있다고 해 봅시다.

0:02:34.792,0:02:37.778
여러분은 아마 죽, 직선적으로[br]가속되지는 않을 겁니다.

0:02:37.778,0:02:44.495
대신, 한 속도에서 그 다음 속도로[br]확 뛰어넘거나 '전이'될 겁니다.

0:02:44.495,0:02:48.768
원자에서는 한 에너지 레벨에서[br]다른 에너지로 전이가 일어날 때,

0:02:48.768,0:02:50.493
양자역학에서 말하길,

0:02:50.493,0:02:57.212
에너지 편차 = 고유진동수 x 상수[br]라고 합니다.

0:02:57.212,0:03:05.109
에너지의 변화는 '플랑크 상수'라고하는[br]숫자 곱하기 진동수 라는거죠.

0:03:05.109,0:03:10.236
그 고유진동수가 바로 우리가[br]시계를 만들 때 필요로 하는 겁니다.

0:03:10.236,0:03:16.146
GPS위성은 표준진동으로 [br]세슘과 루비듐원자를 쓰는데,

0:03:16.146,0:03:28.846
세슘 133의 경우, 시계 고유진동수는[br]9,192,631,770Hz입니다.

0:03:28.846,0:03:33.436
바로, 초당 9십억 회전이란 겁니다.[br]정말 빠른 시계인거죠.

0:03:33.436,0:03:36.005
제 아무리 기술좋다는[br]시계공이라 할지라도,

0:03:36.005,0:03:39.690
모든 시계추, 태엽방식, [br]수정방식 진동자라도,

0:03:39.690,0:03:42.760
공진함에 있어 약간의[br]진동편차가 있게 마련입니다.

0:03:42.760,0:03:46.969
하지만 우주상의 모든 세슘133원자는,

0:03:46.969,0:03:51.338
정확한 주기로 진자운동을 합니다.

0:03:51.338,0:03:53.261
그래서 고맙게도 원자시계 덕분에

0:03:53.261,0:03:57.159
우리는 10억분의 1초까지 [br]정확하게 시간을 읽을 수 있고

0:03:57.159,0:04:01.974
아주 정밀하게 인공위성으로부터의[br]거리를 측정할 수 있습니다.

0:04:01.974,0:04:06.821
여러분이 거의 지구에 있다는 사실에서[br]'아주 확실하게'를 무시해 봅시다.

0:04:06.821,0:04:10.327
이제 여러분이 인공위성으로부터[br]고정된 거리에 있다는 걸 알았습니다.

0:04:10.327,0:04:13.187
달리 말하면, 여러분은[br]지구 표면의 어딘가에

0:04:13.187,0:04:15.950
인공위성의 중심에[br]자리 잡고 있다는 거예요.

0:04:15.950,0:04:21.107
두번째 위성으로부터 거리를 측정하면[br]지구에 겹치는 또 한부분을 알게 되죠.

0:04:21.107,0:04:23.936
계속 그렇게 하다가 네번째 측정에서,

0:04:23.936,0:04:27.269
아인슈타인의 상대성이론으로[br]약간의 수정과정을 거치면,

0:04:27.269,0:04:31.737
정확하게 여러분이 위치한 한 지점을[br]짚어낼 수 있게됩니다.

0:04:33.367,0:04:34.970
그게 필요한 전부입니다.

0:04:34.970,0:04:37.770
수십억달러짜리 인공위성 네트워크,

0:04:37.770,0:04:43.094
세슘원자의 진자운동, 양자역학,[br]상대성이론, 스마트폰,

0:04:43.094,0:04:45.624
그리고 여러분이 있는 거죠.

0:04:45.624,0:04:47.577
문제없어요!