0:00:06.760,0:00:10.453
De unde știe mobilul tău exact unde ești?

0:00:10.453,0:00:13.756
Răspunsul este la peste 19.000 kilometri[br]deasupra ta,

0:00:13.756,0:00:18.229
într-un satelit ce măsoară timpul[br]cu ajutorul unui ceas atomic

0:00:18.229,0:00:21.406
alimentat de mecanica cuantică.

0:00:21.406,0:00:22.436
Pfu!

0:00:22.436,0:00:24.425
Să le luăm pe rând.

0:00:24.425,0:00:29.121
În primul rând, de ce e atât de important [br]să știm ce oră este pe un satelit

0:00:29.121,0:00:32.149
când pe noi ne interesează locația?

0:00:32.149,0:00:34.359
Primul lucru determinat de telefonul tău

0:00:34.359,0:00:37.696
este stabilirea distanței față de satelit.

0:00:37.696,0:00:40.883
Fiecare satelit emite constant[br]semnale radio

0:00:40.883,0:00:45.762
care ajung din spațiu la telefonul tău[br]cu viteza luminii.

0:00:45.762,0:00:48.562
Telefonul tău înregistrează timpul[br]de sosire a semnalului

0:00:48.562,0:00:51.753
și îl folosește să calculeze [br]distanța până la satelit,

0:00:51.753,0:00:57.717
folosind simpla formulă,[br]distanță = v x timp,

0:00:57.717,0:01:03.085
unde v este viteza luminii [br]și timpul arată cât a călătorit semnalul.

0:01:03.085,0:01:04.336
Dar este o problemă.

0:01:04.336,0:01:06.238
Lumina este extrem de rapidă.

0:01:06.238,0:01:09.640
Dacă am calcula timpul doar în secunde,

0:01:09.640,0:01:12.950
fiecare locație de pe Pământ,[br]chiar și mult mai departe,

0:01:12.950,0:01:16.102
ar părea să aibă aceeași distanță[br]de la satelit.

0:01:16.102,0:01:20.375
Deci, pentru a putea calcula acea distanță[br]cu o eroare de câțiva metri

0:01:20.375,0:01:24.168
avem nevoie de cel mai bun ceas[br]inventat vreodată.

0:01:24.168,0:01:27.697
Vorbim, așadar, despre ceasurile atomice,[br]unele fiind atât de precise

0:01:27.697,0:01:30.563
încât nu pierd sau câștigă[br]nici măcar o secundă

0:01:30.563,0:01:35.603
chiar dacă ar fi să funcționeze[br]pentru următorii 300 de milioane de ani.

0:01:35.603,0:01:38.847
Ceasurile atomice funcționează[br]datorită fizicii cuantice.

0:01:38.847,0:01:41.808
Toate ceasurile trebuie să aibă [br]o frecvență constantă.

0:01:41.808,0:01:45.371
Altfel spus, un ceas trebuie să efectueze[br]niște acțiuni repetitive

0:01:45.371,0:01:49.385
ca să delimiteze[br]creșteri echivalente ale timpului.

0:01:49.385,0:01:52.731
Așa cum un ceas cu pendul[br]se bazează pe o oscilare continuă

0:01:52.731,0:01:55.847
înainte și înapoi a unui pendul [br]sub gravitație,

0:01:55.847,0:01:57.939
tic-tacul unui ceas atomic

0:01:57.939,0:02:03.041
este întreținut de tranziția dintre[br]două niveluri de energie ale unui atom.

0:02:03.041,0:02:06.069
Aici intră în scenă fizica cuantică.

0:02:06.069,0:02:09.311
Mecanica cuantică susține[br]că atomii poartă energie,

0:02:09.311,0:02:13.168
dar ei nu pot prelua[br]orice cantitate arbitrară.

0:02:13.168,0:02:18.215
În schimb, energia atomică este limitată[br]la un set precis de niveluri.

0:02:18.215,0:02:20.300
Pe acestea le numim quanta.

0:02:20.300,0:02:24.402
O analogie simplă ar fi conducerea[br]unei mașini pe o autostradă.

0:02:24.402,0:02:25.730
Pe măsură ce accelerezi,

0:02:25.730,0:02:32.222
în mod normal ai merge, să zicem, [br]de la 32 km/oră până la 112 km/oră.

0:02:32.222,0:02:34.792
Dar dacă ai avea[br]o mașină cuantică atomică,

0:02:34.792,0:02:37.778
nu ai accelera în mod liniar.

0:02:37.778,0:02:44.495
În schimb ai sări instantaneu [br]sau ai trece de la o viteză la alta.

0:02:44.495,0:02:48.768
Pentru un atom, când o tranziție[br]apare de la un nivel de energie la altul,

0:02:48.768,0:02:50.183
mecanica cuantică spune

0:02:50.183,0:02:54.622
că diferența de energie este egală [br]cu o frecvență caracteristică

0:02:54.622,0:02:57.199
înmulțită cu o constantă,

0:02:57.199,0:03:02.815
unde schimbarea în energie este egală [br]cu un număr numit constanta lui Planck

0:03:02.815,0:03:05.092
înmulțită cu frecvența.

0:03:05.092,0:03:10.297
Frecvența caracteristică e cea[br]de care avem nevoie pentru ceasul nostru.

0:03:10.297,0:03:16.311
Sateliții GPS se bazează pe atomii cesiu[br]și rubidiu ca standarde de frecvență.

0:03:16.311,0:03:18.651
În cazul cesiului 133,

0:03:18.651,0:03:28.846
frecvența caracteristică a ceasului[br]este 9,192,631,770 Hz.

0:03:28.846,0:03:31.636
Asta ar fi 9 miliarde de cicluri [br]pe secundă.

0:03:31.636,0:03:33.625
Ăsta da ceas rapid.

0:03:33.625,0:03:36.005
Oricât de priceput ar fi un ceasornicar,

0:03:36.005,0:03:38.160
fiecare pendul, mecanism de întoarcere

0:03:38.160,0:03:42.760
și cristalul quartz rezonează[br]la o frecvență puțin diferită.

0:03:42.760,0:03:46.969
Totuși, fiecare atom de cesiu 133[br]din univers

0:03:46.969,0:03:50.818
oscilează la aceeași frecvență.

0:03:50.818,0:03:53.261
Așadar, mulțumită ceasului atomic,

0:03:53.261,0:03:57.279
avem o precizie de citire a timpului [br]de până la o miliardime de secundă

0:03:57.279,0:04:02.294
și o măsurare foarte precisă[br]a distanței de la acel satelit.

0:04:02.294,0:04:06.821
Hai să ignorăm faptul că ești aproape[br]cu siguranță pe Pământ.

0:04:06.821,0:04:10.327
Acum știm că ești la o distanță fixă[br]față de satelit.

0:04:10.327,0:04:13.187
Cu alte cuvinte ești undeva[br]pe suprafața unei sfere

0:04:13.187,0:04:15.950
situate undeva în jurul satelitului.

0:04:15.950,0:04:18.137
Măsoară-ți distanța[br]de la un al doilea satelit

0:04:18.137,0:04:20.948
și vei obține o altă sferă suprapusă.

0:04:20.948,0:04:22.186
Continuă să faci asta

0:04:22.186,0:04:23.793
și cu doar patru măsurători

0:04:23.793,0:04:27.269
și o mică corectare folosind teoria[br]relativității a lui Einstein,

0:04:27.269,0:04:33.537
poți stabili locația ta exactă [br]la un punct în spațiu.

0:04:33.537,0:04:34.970
Deci asta e tot ce ai nevoie:

0:04:34.970,0:04:37.770
o rețea de sateliți de miliarde de dolari,

0:04:37.770,0:04:39.817
atomi de cesiu oscilanți,

0:04:39.817,0:04:41.232
mecanică cuantică,

0:04:41.232,0:04:42.327
relativitate,

0:04:42.327,0:04:43.484
un smartphone

0:04:43.484,0:04:44.847
și tu.

0:04:45.727,0:04:47.109
Nicio problemă.