Return to Video

كيف يحدد جهازك الذكي موقعك؟ - ويلتون إل فيرغو

  • 0:07 - 0:10
    كيف يحدد هاتفك الذكي تمامًا مكان وجودك؟
  • 0:10 - 0:14
    يكمن الجواب على بعد 12000 ميل فوق رؤوسكم
  • 0:14 - 0:18
    داخل قمر صناعي يحافظ على الوقت
    على وقع ساعة ذرية
  • 0:18 - 0:21
    مدعومة بميكانيكا الكم
  • 0:21 - 0:22
    أوف.
  • 0:22 - 0:24
    لنجزّئ ذلك.
  • 0:24 - 0:29
    أولًا، لماذا من الأهمية بمكان أن تعلم
    ما هو الوقت على القمر الصناعي
  • 0:29 - 0:32
    عندما يكون الموقع محور اهتمامنا؟
  • 0:32 - 0:34
    أول أمر يجب على هاتفك تحديده
  • 0:34 - 0:38
    هو بعده عن القمر الصناعي
  • 0:38 - 0:41
    يبثّ كلّ قمر صناعي إشارات لاسلكية
  • 0:41 - 0:46
    تقطع المسافة ما بين الفضاء وجهازك
    بسرعة الضوء
  • 0:46 - 0:49
    ويسجّل جهازك وقت وصول هذه الإشارة
  • 0:49 - 0:52
    ويستخدمها ليحسب المسافة إلى القمر الصناعي
  • 0:52 - 0:58
    بواسطة المعادلة البسيطة
    المسافة= س X الزمن
  • 0:58 - 1:03
    حيث (س) هي سرعة الضوء والوقت
    هو كم قطعت الإشارة من الزمن
  • 1:03 - 1:04
    ولكن هناك مشكلة
  • 1:04 - 1:06
    الضوء سريع على نحو لا يصدق
  • 1:06 - 1:10
    فحتى لو تمكنّا من حساب الوقت إلى أدق ثانية
  • 1:10 - 1:13
    فإن كل موقع على وجه الأرض بل أبعد من هذا
  • 1:13 - 1:16
    سيبدو متساويا من حيث المسافة عن
    القمر الصناعي
  • 1:16 - 1:20
    لذلك من أجل حساب تلك المسافة في حدود
    بضعة عشرات من الأقدام
  • 1:20 - 1:24
    نحتاج إلى أفضل ساعة على الإطلاق
  • 1:24 - 1:28
    الساعات الذرية والتي يعتبر
    بعضها دقيقا جدا
  • 1:28 - 1:31
    إلى درجة أنها لا تزيد أو تقل بمقدار ثانية
  • 1:31 - 1:36
    حتى لو بقيت تعمل على مدار
    الثلاثمئة مليون سنة القادمة
  • 1:36 - 1:39
    تعمل الساعة الذرية بسبب الفيزياء الكمية
  • 1:39 - 1:42
    لجميع الساعات تردد ثابت
  • 1:42 - 1:45
    بعبارة أخرى، يجب على هذه الساعة
    أن تقوم ببعض العمل المتكرر
  • 1:45 - 1:49
    لتحديد زيادات متكافئة في الوقت
  • 1:49 - 1:53
    مثلما تعتمد ساعة جدي على تأرجح مستمر
  • 1:53 - 1:56
    لرقاص الساعة للأمام والخلف
    تحت تأثير الجاذبية
  • 1:56 - 1:58
    إن دقّة الساعة الذرية
  • 1:58 - 2:03
    تستمر من خلال التحول ما بين مستويين
    في طاقة الذرة
  • 2:03 - 2:06
    هنا يأتي دور الفيزياء الكمية
  • 2:06 - 2:09
    تقول الميكانيكا الكمية بأن الذرات
    تحمل الطاقة
  • 2:09 - 2:13
    ولكنها لا تقبل فقط أي كمية عشوائيةّ
  • 2:13 - 2:18
    بل تتقيّد الطاقة الذرية في مجموعة
    دقيقة من المستويات
  • 2:18 - 2:20
    ندعوها بالكمومات
  • 2:20 - 2:24
    كمقارنة بسيطة
    تخيلوا قيادة سيارة على الطريق السريع
  • 2:24 - 2:26
    عندما تزيد السرعة
  • 2:26 - 2:32
    ستتصاعد باستمرار وبشكل اعتيادي
    من 20 ميل إلى 70 ميل بالساعة
  • 2:32 - 2:35
    ولكن لو كنت تملك سيارة ذرية كمومية
  • 2:35 - 2:38
    فأنت لن تسرع وفق خطّ مستقيم
  • 2:38 - 2:44
    بل ستقفز على الفور أو تنتقل من سرعة لأخرى
  • 2:44 - 2:49
    بالنسبة للذرة، عندما يحدث الانتقال
    من مستوى طاقة إلى آخر
  • 2:49 - 2:50
    تخبرنا الميكانيكا الكمية
  • 2:50 - 2:55
    بأن فرق الطاقة يساوي ترددًا محددًا
  • 2:55 - 2:57
    مضروبًا بثابت
  • 2:57 - 3:03
    حيث التغير في الطاقة يساوي عددًا
    يدعى ثابت بلانك
  • 3:03 - 3:05
    أضعاف التردد
  • 3:05 - 3:10
    ذلك التردد المحدد هو ما نحتاجه
    لصناعة ساعتنا
  • 3:10 - 3:16
    تعتمد أقمار GPS على ذرات السيزيوم
    والروبيديوم كمعايير التردد
  • 3:16 - 3:19
    في حالة السيزيوم 133
  • 3:19 - 3:29
    فإن تردد الساعة المحدد هو
    9،192،631،770 هيرتز
  • 3:29 - 3:32
    هذا يكافئ تسعة مليارات دورة في الثانية
  • 3:32 - 3:34
    هذه بالفعل ساعة فائقة السرعة
  • 3:34 - 3:36
    مهما كان صانع الساعة ماهرًا
  • 3:36 - 3:38
    فكل من رقّاص الساعة وآلية الرياح
  • 3:38 - 3:43
    وبلورة الكوارتز يرنّون
    بتردد مختلف قليلًا
  • 3:43 - 3:47
    ومع ذلك، كل ذرة سيزيوم 133 في الكون
  • 3:47 - 3:51
    تتأرجح على نفس التردد المحدد
  • 3:51 - 3:53
    لذلك شكرًا للساعة الذرية
  • 3:53 - 3:57
    نقرأ الوقت بدقّة تصل إلى واحد
    في المليار من الثانية
  • 3:57 - 4:02
    وقياس مسافة دقيق جدًا من ذلك القمر
  • 4:02 - 4:07
    لنتجاهل حقيقة بأنك بالتأكيد على الأرض
  • 4:07 - 4:10
    نعلم الآن بأنك تبعد مسافة ثابتة
    من القمر الصناعي
  • 4:10 - 4:13
    بعبارة أخرى، أنت في مكان ما على سطح كرة
  • 4:13 - 4:16
    تتمحور حول القمر
  • 4:16 - 4:18
    قم بقياس بعدك عن قمر صناعي آخر
  • 4:18 - 4:21
    وستحصل على مجال متداخل آخر
  • 4:21 - 4:22
    استمر في القيام بذلك
  • 4:22 - 4:24
    وبعد أربع محاولات فقط
  • 4:24 - 4:27
    ومع قليل من التصحيح مستخدمًا
    النظرية النسبية لأينشتاين
  • 4:27 - 4:34
    يمكنك تحديد موقعك الى نقطة واحدة
    بالضبط في الفضاء
  • 4:34 - 4:35
    إذًا هذا كل ما يتطلبه الأمر
  • 4:35 - 4:38
    شبكة من الأقمار الصناعية
    بمليارات الدولارات
  • 4:38 - 4:40
    ذرات السيزيوم متأرجحة
  • 4:40 - 4:41
    والميكانيكا الكمية
  • 4:41 - 4:42
    والنسبية
  • 4:42 - 4:43
    وهاتف ذكي
  • 4:43 - 4:46
    وأنت.
  • 4:46 - 4:47
    لا مشكلة.
Title:
كيف يحدد جهازك الذكي موقعك؟ - ويلتون إل فيرغو
Speaker:
Wilton L. Virgo
Description:

شاهد الدرس كاملا:
http://ed.ted.com/lessons/how-does-your-smartphone-know-your-location-wilton-l-virgo
يمكن أن تكون تطبيقات نظام تحديد المواقع في الهاتف الذكي مفيدة عند تحديد مسار السفر أو إيجاد النشاطات القريبة. ولكن كيف يحدد جهازك الذكي مكان وجودك؟
يفسر ويلتون إل فيرغو الجواب الذي يقع على بعد 12000 ميل فوق رؤوسكم داخل قمر صناعي يحافظ على الوقت على وقع ساعة ذرية مدعومة بميكانيكا الكم.

الدرس ل: ويلتون إل فيرغو، الرسوم المتحركة ل: نيك هيلديتش
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:04

Arabic subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.