1
00:00:06,760 --> 00:00:10,453
De unde știe mobilul tău exact unde ești?

2
00:00:10,453 --> 00:00:13,756
Răspunsul este la peste 19.000 kilometri
deasupra ta,

3
00:00:13,756 --> 00:00:18,229
într-un satelit ce măsoară timpul
cu ajutorul unui ceas atomic

4
00:00:18,229 --> 00:00:21,406
alimentat de mecanica cuantică.

5
00:00:21,406 --> 00:00:22,436
Pfu!

6
00:00:22,436 --> 00:00:24,425
Să le luăm pe rând.

7
00:00:24,425 --> 00:00:29,121
În primul rând, de ce e atât de important 
să știm ce oră este pe un satelit

8
00:00:29,121 --> 00:00:32,149
când pe noi ne interesează locația?

9
00:00:32,149 --> 00:00:34,359
Primul lucru determinat de telefonul tău

10
00:00:34,359 --> 00:00:37,696
este stabilirea distanței față de satelit.

11
00:00:37,696 --> 00:00:40,883
Fiecare satelit emite constant
semnale radio

12
00:00:40,883 --> 00:00:45,762
care ajung din spațiu la telefonul tău
cu viteza luminii.

13
00:00:45,762 --> 00:00:48,562
Telefonul tău înregistrează timpul
de sosire a semnalului

14
00:00:48,562 --> 00:00:51,753
și îl folosește să calculeze 
distanța până la satelit,

15
00:00:51,753 --> 00:00:57,717
folosind simpla formulă,
distanță = v x timp,

16
00:00:57,717 --> 00:01:03,085
unde v este viteza luminii 
și timpul arată cât a călătorit semnalul.

17
00:01:03,085 --> 00:01:04,336
Dar este o problemă.

18
00:01:04,336 --> 00:01:06,238
Lumina este extrem de rapidă.

19
00:01:06,238 --> 00:01:09,640
Dacă am calcula timpul doar în secunde,

20
00:01:09,640 --> 00:01:12,950
fiecare locație de pe Pământ,
chiar și mult mai departe,

21
00:01:12,950 --> 00:01:16,102
ar părea să aibă aceeași distanță
de la satelit.

22
00:01:16,102 --> 00:01:20,375
Deci, pentru a putea calcula acea distanță
cu o eroare de câțiva metri

23
00:01:20,375 --> 00:01:24,168
avem nevoie de cel mai bun ceas
inventat vreodată.

24
00:01:24,168 --> 00:01:27,697
Vorbim, așadar, despre ceasurile atomice,
unele fiind atât de precise

25
00:01:27,697 --> 00:01:30,563
încât nu pierd sau câștigă
nici măcar o secundă

26
00:01:30,563 --> 00:01:35,603
chiar dacă ar fi să funcționeze
pentru următorii 300 de milioane de ani.

27
00:01:35,603 --> 00:01:38,847
Ceasurile atomice funcționează
datorită fizicii cuantice.

28
00:01:38,847 --> 00:01:41,808
Toate ceasurile trebuie să aibă 
o frecvență constantă.

29
00:01:41,808 --> 00:01:45,371
Altfel spus, un ceas trebuie să efectueze
niște acțiuni repetitive

30
00:01:45,371 --> 00:01:49,385
ca să delimiteze
creșteri echivalente ale timpului.

31
00:01:49,385 --> 00:01:52,731
Așa cum un ceas cu pendul
se bazează pe o oscilare continuă

32
00:01:52,731 --> 00:01:55,847
înainte și înapoi a unui pendul 
sub gravitație,

33
00:01:55,847 --> 00:01:57,939
tic-tacul unui ceas atomic

34
00:01:57,939 --> 00:02:03,041
este întreținut de tranziția dintre
două niveluri de energie ale unui atom.

35
00:02:03,041 --> 00:02:06,069
Aici intră în scenă fizica cuantică.

36
00:02:06,069 --> 00:02:09,311
Mecanica cuantică susține
că atomii poartă energie,

37
00:02:09,311 --> 00:02:13,168
dar ei nu pot prelua
orice cantitate arbitrară.

38
00:02:13,168 --> 00:02:18,215
În schimb, energia atomică este limitată
la un set precis de niveluri.

39
00:02:18,215 --> 00:02:20,300
Pe acestea le numim quanta.

40
00:02:20,300 --> 00:02:24,402
O analogie simplă ar fi conducerea
unei mașini pe o autostradă.

41
00:02:24,402 --> 00:02:25,730
Pe măsură ce accelerezi,

42
00:02:25,730 --> 00:02:32,222
în mod normal ai merge, să zicem, 
de la 32 km/oră până la 112 km/oră.

43
00:02:32,222 --> 00:02:34,792
Dar dacă ai avea
o mașină cuantică atomică,

44
00:02:34,792 --> 00:02:37,778
nu ai accelera în mod liniar.

45
00:02:37,778 --> 00:02:44,495
În schimb ai sări instantaneu 
sau ai trece de la o viteză la alta.

46
00:02:44,495 --> 00:02:48,768
Pentru un atom, când o tranziție
apare de la un nivel de energie la altul,

47
00:02:48,768 --> 00:02:50,183
mecanica cuantică spune

48
00:02:50,183 --> 00:02:54,622
că diferența de energie este egală 
cu o frecvență caracteristică

49
00:02:54,622 --> 00:02:57,199
înmulțită cu o constantă,

50
00:02:57,199 --> 00:03:02,815
unde schimbarea în energie este egală 
cu un număr numit constanta lui Planck

51
00:03:02,815 --> 00:03:05,092
înmulțită cu frecvența.

52
00:03:05,092 --> 00:03:10,297
Frecvența caracteristică e cea
de care avem nevoie pentru ceasul nostru.

53
00:03:10,297 --> 00:03:16,311
Sateliții GPS se bazează pe atomii cesiu
și rubidiu ca standarde de frecvență.

54
00:03:16,311 --> 00:03:18,651
În cazul cesiului 133,

55
00:03:18,651 --> 00:03:28,846
frecvența caracteristică a ceasului
este 9,192,631,770 Hz.

56
00:03:28,846 --> 00:03:31,636
Asta ar fi 9 miliarde de cicluri 
pe secundă.

57
00:03:31,636 --> 00:03:33,625
Ăsta da ceas rapid.

58
00:03:33,625 --> 00:03:36,005
Oricât de priceput ar fi un ceasornicar,

59
00:03:36,005 --> 00:03:38,160
fiecare pendul, mecanism de întoarcere

60
00:03:38,160 --> 00:03:42,760
și cristalul quartz rezonează
la o frecvență puțin diferită.

61
00:03:42,760 --> 00:03:46,969
Totuși, fiecare atom de cesiu 133
din univers

62
00:03:46,969 --> 00:03:50,818
oscilează la aceeași frecvență.

63
00:03:50,818 --> 00:03:53,261
Așadar, mulțumită ceasului atomic,

64
00:03:53,261 --> 00:03:57,279
avem o precizie de citire a timpului 
de până la o miliardime de secundă

65
00:03:57,279 --> 00:04:02,294
și o măsurare foarte precisă
a distanței de la acel satelit.

66
00:04:02,294 --> 00:04:06,821
Hai să ignorăm faptul că ești aproape
cu siguranță pe Pământ.

67
00:04:06,821 --> 00:04:10,327
Acum știm că ești la o distanță fixă
față de satelit.

68
00:04:10,327 --> 00:04:13,187
Cu alte cuvinte ești undeva
pe suprafața unei sfere

69
00:04:13,187 --> 00:04:15,950
situate undeva în jurul satelitului.

70
00:04:15,950 --> 00:04:18,137
Măsoară-ți distanța
de la un al doilea satelit

71
00:04:18,137 --> 00:04:20,948
și vei obține o altă sferă suprapusă.

72
00:04:20,948 --> 00:04:22,186
Continuă să faci asta

73
00:04:22,186 --> 00:04:23,793
și cu doar patru măsurători

74
00:04:23,793 --> 00:04:27,269
și o mică corectare folosind teoria
relativității a lui Einstein,

75
00:04:27,269 --> 00:04:33,537
poți stabili locația ta exactă 
la un punct în spațiu.

76
00:04:33,537 --> 00:04:34,970
Deci asta e tot ce ai nevoie:

77
00:04:34,970 --> 00:04:37,770
o rețea de sateliți de miliarde de dolari,

78
00:04:37,770 --> 00:04:39,817
atomi de cesiu oscilanți,

79
00:04:39,817 --> 00:04:41,232
mecanică cuantică,

80
00:04:41,232 --> 00:04:42,327
relativitate,

81
00:04:42,327 --> 00:04:43,484
un smartphone

82
00:04:43,484 --> 00:04:44,847
și tu.

83
00:04:45,727 --> 00:04:47,109
Nicio problemă.