WEBVTT

00:00:06.760 --> 00:00:10.453
De unde știe mobilul tău exact unde ești?

00:00:10.453 --> 00:00:13.756
Răspunsul este la peste 19.000 kilometri
deasupra ta,

00:00:13.756 --> 00:00:18.229
într-un satelit ce măsoară timpul
cu ajutorul unui ceas atomic

00:00:18.229 --> 00:00:21.406
alimentat de mecanica cuantică.

00:00:21.406 --> 00:00:22.436
Pfu!

00:00:22.436 --> 00:00:24.425
Să le luăm pe rând.

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

00:00:29.121 --> 00:00:32.149
când pe noi ne interesează locația?

00:00:32.149 --> 00:00:34.359
Primul lucru determinat de telefonul tău

00:00:34.359 --> 00:00:37.696
este stabilirea distanței față de satelit.

00:00:37.696 --> 00:00:40.883
Fiecare satelit emite constant
semnale radio

00:00:40.883 --> 00:00:45.762
care ajung din spațiu la telefonul tău
cu viteza luminii.

00:00:45.762 --> 00:00:48.562
Telefonul tău înregistrează timpul
de sosire a semnalului

00:00:48.562 --> 00:00:51.753
și îl folosește să calculeze 
distanța până la satelit,

00:00:51.753 --> 00:00:57.717
folosind simpla formulă,
distanță = v x timp,

00:00:57.717 --> 00:01:03.085
unde v este viteza luminii 
și timpul arată cât a călătorit semnalul.

00:01:03.085 --> 00:01:04.336
Dar este o problemă.

00:01:04.336 --> 00:01:06.238
Lumina este extrem de rapidă.

00:01:06.238 --> 00:01:09.640
Dacă am calcula timpul doar în secunde,

00:01:09.640 --> 00:01:12.950
fiecare locație de pe Pământ,
chiar și mult mai departe,

00:01:12.950 --> 00:01:16.102
ar părea să aibă aceeași distanță
de la satelit.

00:01:16.102 --> 00:01:20.375
Deci, pentru a putea calcula acea distanță
cu o eroare de câțiva metri

00:01:20.375 --> 00:01:24.168
avem nevoie de cel mai bun ceas
inventat vreodată.

00:01:24.168 --> 00:01:27.697
Vorbim, așadar, despre ceasurile atomice,
unele fiind atât de precise

00:01:27.697 --> 00:01:30.563
încât nu pierd sau câștigă
nici măcar o secundă

00:01:30.563 --> 00:01:35.603
chiar dacă ar fi să funcționeze
pentru următorii 300 de milioane de ani.

00:01:35.603 --> 00:01:38.847
Ceasurile atomice funcționează
datorită fizicii cuantice.

00:01:38.847 --> 00:01:41.808
Toate ceasurile trebuie să aibă 
o frecvență constantă.

00:01:41.808 --> 00:01:45.371
Altfel spus, un ceas trebuie să efectueze
niște acțiuni repetitive

00:01:45.371 --> 00:01:49.385
ca să delimiteze
creșteri echivalente ale timpului.

00:01:49.385 --> 00:01:52.731
Așa cum un ceas cu pendul
se bazează pe o oscilare continuă

00:01:52.731 --> 00:01:55.847
înainte și înapoi a unui pendul 
sub gravitație,

00:01:55.847 --> 00:01:57.939
tic-tacul unui ceas atomic

00:01:57.939 --> 00:02:03.041
este întreținut de tranziția dintre
două niveluri de energie ale unui atom.

00:02:03.041 --> 00:02:06.069
Aici intră în scenă fizica cuantică.

00:02:06.069 --> 00:02:09.311
Mecanica cuantică susține
că atomii poartă energie,

00:02:09.311 --> 00:02:13.168
dar ei nu pot prelua
orice cantitate arbitrară.

00:02:13.168 --> 00:02:18.215
În schimb, energia atomică este limitată
la un set precis de niveluri.

00:02:18.215 --> 00:02:20.300
Pe acestea le numim quanta.

00:02:20.300 --> 00:02:24.402
O analogie simplă ar fi conducerea
unei mașini pe o autostradă.

00:02:24.402 --> 00:02:25.730
Pe măsură ce accelerezi,

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.

00:02:32.222 --> 00:02:34.792
Dar dacă ai avea
o mașină cuantică atomică,

00:02:34.792 --> 00:02:37.778
nu ai accelera în mod liniar.

00:02:37.778 --> 00:02:44.495
În schimb ai sări instantaneu 
sau ai trece de la o viteză la alta.

00:02:44.495 --> 00:02:48.768
Pentru un atom, când o tranziție
apare de la un nivel de energie la altul,

00:02:48.768 --> 00:02:50.183
mecanica cuantică spune

00:02:50.183 --> 00:02:54.622
că diferența de energie este egală 
cu o frecvență caracteristică

00:02:54.622 --> 00:02:57.199
înmulțită cu o constantă,

00:02:57.199 --> 00:03:02.815
unde schimbarea în energie este egală 
cu un număr numit constanta lui Planck

00:03:02.815 --> 00:03:05.092
înmulțită cu frecvența.

00:03:05.092 --> 00:03:10.297
Frecvența caracteristică e cea
de care avem nevoie pentru ceasul nostru.

00:03:10.297 --> 00:03:16.311
Sateliții GPS se bazează pe atomii cesiu
și rubidiu ca standarde de frecvență.

00:03:16.311 --> 00:03:18.651
În cazul cesiului 133,

00:03:18.651 --> 00:03:28.846
frecvența caracteristică a ceasului
este 9,192,631,770 Hz.

00:03:28.846 --> 00:03:31.636
Asta ar fi 9 miliarde de cicluri 
pe secundă.

00:03:31.636 --> 00:03:33.625
Ăsta da ceas rapid.

00:03:33.625 --> 00:03:36.005
Oricât de priceput ar fi un ceasornicar,

00:03:36.005 --> 00:03:38.160
fiecare pendul, mecanism de întoarcere

00:03:38.160 --> 00:03:42.760
și cristalul quartz rezonează
la o frecvență puțin diferită.

00:03:42.760 --> 00:03:46.969
Totuși, fiecare atom de cesiu 133
din univers

00:03:46.969 --> 00:03:50.818
oscilează la aceeași frecvență.

00:03:50.818 --> 00:03:53.261
Așadar, mulțumită ceasului atomic,

00:03:53.261 --> 00:03:57.279
avem o precizie de citire a timpului 
de până la o miliardime de secundă

00:03:57.279 --> 00:04:02.294
și o măsurare foarte precisă
a distanței de la acel satelit.

00:04:02.294 --> 00:04:06.821
Hai să ignorăm faptul că ești aproape
cu siguranță pe Pământ.

00:04:06.821 --> 00:04:10.327
Acum știm că ești la o distanță fixă
față de satelit.

00:04:10.327 --> 00:04:13.187
Cu alte cuvinte ești undeva
pe suprafața unei sfere

00:04:13.187 --> 00:04:15.950
situate undeva în jurul satelitului.

00:04:15.950 --> 00:04:18.137
Măsoară-ți distanța
de la un al doilea satelit

00:04:18.137 --> 00:04:20.948
și vei obține o altă sferă suprapusă.

00:04:20.948 --> 00:04:22.186
Continuă să faci asta

00:04:22.186 --> 00:04:23.793
și cu doar patru măsurători

00:04:23.793 --> 00:04:27.269
și o mică corectare folosind teoria
relativității a lui Einstein,

00:04:27.269 --> 00:04:33.537
poți stabili locația ta exactă 
la un punct în spațiu.

00:04:33.537 --> 00:04:34.970
Deci asta e tot ce ai nevoie:

00:04:34.970 --> 00:04:37.770
o rețea de sateliți de miliarde de dolari,

00:04:37.770 --> 00:04:39.817
atomi de cesiu oscilanți,

00:04:39.817 --> 00:04:41.232
mecanică cuantică,

00:04:41.232 --> 00:04:42.327
relativitate,

00:04:42.327 --> 00:04:43.484
un smartphone

00:04:43.484 --> 00:04:44.847
și tu.

00:04:45.727 --> 00:04:47.109
Nicio problemă.