Πώς γνωρίζουν τα έξυπνα κινητά τηλέφωνα την τοποθεσία σου; - Γουίλτον Λ. Βίργκο
-
0:06 - 0:10Πώς γνωρίζουν τα έξυπνα κινητά
πού ακριβώς βρισκόσαστε; -
0:10 - 0:13Η απάντηση βρίσκεται 20.000 χλμ
πάνω από το κεφάλι σας -
0:13 - 0:18σε έναν δορυφόρο σε τροχιά γύρω από τη Γη
που μετρά τον χρόνο με έναν ατομικό ρολόι -
0:18 - 0:21βασισμένο στην κβαντομηχανική.
-
0:21 - 0:22Ουφ.
-
0:22 - 0:24Ας το αναλύσουμε αυτό.
-
0:24 - 0:29Καταρχήν, γιατί είναι τόσο σημαντικό
να γνωρίζουμε την ώρα σε έναν δορυφόρο -
0:29 - 0:32όταν αυτό που μας ενδιαφέρει
είναι η τοποθεσία; -
0:32 - 0:34Το πρώτο πράγμα που το κινητό
πρέπει να καθορίσει -
0:34 - 0:37είναι η απόστασή του από έναν δορυφόρο.
-
0:37 - 0:41Κάθε δορυφόρος
μονίμως εκπέμπει ραδιοσήματα -
0:41 - 0:45που διανύουν την απόσταση από το διάστημα
μέχρι το κινητό με την ταχύτητα του φωτός. -
0:45 - 0:49Το κινητό καταγράφει το χρόνο
λήψης του σήματος -
0:49 - 0:52και τον χρησιμοποιεί στον υπολογισμό
της απόστασης από το δορυφόρο -
0:52 - 0:58με τον απλό τύπο:
απόσταση = c επί χρόνο, -
0:58 - 1:03όπου c η ταχύτητα του φωτός, επί τον χρόνο
που χρειάστηκε για να κινηθεί το σήμα. -
1:03 - 1:04Αλλά υπάρχει ένα πρόβλημα.
-
1:04 - 1:06Το φως κινείται απίστευτα γρήγορα.
-
1:06 - 1:10Αν μπορούσαμε να υπολογίζουμε τον χρόνο
με ακρίβεια δευτερολέπτου, -
1:10 - 1:13κάθε τοποθεσία πάνω στη Γη,
αλλά και ακόμα πιο μακριά, -
1:13 - 1:16θα φαινόταν να βρίσκεται
σε ίδια απόσταση από τον δορυφόρο. -
1:16 - 1:20Οπότε, για να υπολογίσουμε την απόσταση
με ακρίβεια μερικών μέτρων, -
1:20 - 1:23χρειαζόμαστε το καλύτερο ρολόι
που φτιάχτηκε ποτέ. -
1:24 - 1:28Καλωσορίσατε στα ατομικά ρολόγια,
μερικά από τα οποία είναι τόσο ακριβή -
1:28 - 1:31που δεν κερδίζουν ούτε χάνουν
έστω και ένα δευτερόλεπτο -
1:31 - 1:34ακόμα και αν δουλέψουν για τα υπόλοιπα
300 εκατομμύρια χρόνια. -
1:35 - 1:38Τα ατομικά ρολόγια στηρίζουν
τη λειτουργία τους στην κβαντική φυσική. -
1:38 - 1:42Όλα τα ρολόγια πρέπει να έχουν
σταθερή συχνότητα. -
1:42 - 1:45Με άλλα λόγια, ένα ρολόι πρέπει να εκτελεί
μια επαναλαμβανόμενη ενέργεια -
1:45 - 1:49για να μετρά ίσα χρονικά τμήματα.
-
1:49 - 1:53Όπως ακριβώς το ρολόι των παππούδων
βασίζεται στην σταθερή αιώρηση -
1:53 - 1:55ενός παλινδρομικού εκκρεμούς
υπό την επίδραση βαρύτητας, -
1:55 - 1:58το τικ τακ ενός ατομικού ρολογιού
-
1:58 - 2:03διατηρείται με την μετάβαση μεταξύ
δύο ενεργειακών σταθμών ενός ατόμου. -
2:03 - 2:05Εδώ έρχεται η κβαντική φυσική
να παίξει τον ρόλο της. -
2:06 - 2:09Η κβαντομηχανική λέει πως τα άτομα
διαθέτουν ενέργεια, -
2:09 - 2:13αλλά όχι ένα τυχαίο ποσό ενέργειας.
-
2:13 - 2:18Αντίθετα, η ατομική ενέργεια περιορίζεται
σε συγκεκριμένες ποσότητες ανά επίπεδο. -
2:18 - 2:20Οι ποσότητες αυτές ονομάζονται κβάντα.
-
2:20 - 2:24Για να το καταλάβετε, σκεφτείτε
να οδηγείτε αυτοκίνητο σε μια λεωφόρο. -
2:24 - 2:26Καθώς αυξάνετε ταχύτητα,
-
2:26 - 2:32κανονικά θα επιταχύνετε
π.χ. από τα 35 χλμ/ώρα στα 90 χλμ/ώρα. -
2:32 - 2:35Αν όμως είχατε ένα κβαντικό
ατομικό αυτοκίνητο, -
2:35 - 2:38δεν θα επιταχύνατε με γραμμικό τρόπο.
-
2:38 - 2:44Αντίθετα θα περνούσες ακαριαία, ή θα
μετέβαινες από τη μία ταχύτητα στην άλλη. -
2:44 - 2:49Για ένα άτομο, όταν συμβαίνει μια μετάβαση
από ένα ενεργειακό επίπεδο σε ένα άλλο, -
2:49 - 2:50η κβαντομηχανική λέει
-
2:50 - 2:55πως η ενεργειακή διαφορά είναι ίση
με μια χαρακτηριστική συχνότητα, -
2:55 - 2:57πολλαπλασιασμένη με μια σταθερά,
-
2:57 - 3:03όπου η διαφορά στην ενέργεια είναι ίση
με έναν αριθμό, την σταθερά του Planck, -
3:03 - 3:05επί την συχνότητα.
-
3:05 - 3:09Αυτήν την χαρακτηριστική συχνότητα
χρειαζόμαστε για να φτιάξουμε το ρολόι. -
3:10 - 3:16Οι δορυφόροι GPS βασίζονται στο Καίσιο
και το Ρουβίδιο για πρότυπες συχνότητες. -
3:16 - 3:19Στην περίπτωση του Καισίου 133,
-
3:19 - 3:28η χαρακτηριστική συχνότητα ρολογιού
είναι 9.192.631.770 Hz. -
3:28 - 3:32Δηλαδή 9 δισεκατομμύρια κύκλους
το δευτερόλεπτο. -
3:32 - 3:34Πολύ γρήγορο αυτό το ρολόι.
-
3:34 - 3:36Ακόμα και από τον καλύτερο ωρολογοποιό,
-
3:36 - 3:40κάθε ρολόι εκκρεμές, κουρδιστό
και με κρυστάλλους χαλαζία -
3:40 - 3:43κτυπάει σε μια ελαφρώς
διαφορετική συχνότητα. -
3:43 - 3:47Ωστόσο, κάθε άτομο Καισίου 133
σε ολόκληρο το σύμπαν -
3:47 - 3:51ταλαντώνεται στην ίδια ακριβώς συχνότητα.
-
3:51 - 3:53Έτσι, χάρη στο ατομικό ρολόι,
-
3:53 - 3:57παίρνουμε μια ένδειξη χρόνου με ακρίβεια
ενός δισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου, -
3:57 - 4:02και μια πολύ ακριβή μέτρηση
της απόστασης από τον δορυφόρο. -
4:02 - 4:07Ας αγνοήσουμε το γεγονός
πως είστε σχεδόν σίγουρα στην Γη. -
4:07 - 4:10Γνωρίζουμε πως είστε σε μια καθορισμένη
απόσταση από τον δορυφόρο. -
4:10 - 4:13Με άλλα λόγια, είστε κάπου
στην επιφάνεια μιας σφαίρας -
4:13 - 4:16στο κέντρο της τροχιάς του δορυφόρου.
-
4:16 - 4:18Μετρήστε την απόσταση
από έναν 2ο δορυφόρο -
4:18 - 4:21και θα έχετε άλλη μια σφαίρα
που καλύπτει μέρος της προηγούμενης. -
4:21 - 4:22Συνεχίστε έτσι,
-
4:22 - 4:24και με μόλις τέσσερις μετρήσεις,
-
4:24 - 4:27και με μια μικρή διόρθωση με τη βοήθεια
της Θεωρίας της Σχετικότητας, -
4:28 - 4:32θα έχεις εντοπίσει την τοποθεσία σου
ως έναν μοναδικό σημείο στο διάστημα. -
4:32 - 4:35Οπότε, μόνον αυτό χρειάζεται:
-
4:35 - 4:38ένα δίκτυο δορυφόρων αξίας
πολλών δισεκατομμυρίων ευρώ, -
4:38 - 4:40ταλαντώσεις ατόμων Καισίου,
-
4:40 - 4:41κβαντομηχανική,
-
4:41 - 4:42σχετικότητα,
-
4:42 - 4:43έναν έξυπνο κινητό,
-
4:43 - 4:45και εσένα.
-
4:45 - 4:47Κανένα πρόβλημα.
- Title:
- Πώς γνωρίζουν τα έξυπνα κινητά τηλέφωνα την τοποθεσία σου; - Γουίλτον Λ. Βίργκο
- Speaker:
- Wilton L. Virgo
- Description:
-
Δείτε το πλήρες μάθημα στο http://ed.ted.com/lessons/how-does-your-smartphone-know-your-location-wilton-l-virgo
Οι εφαρμογές εντοπισμού θέσης με GPS σε ένα έξυπνο κινητό τηλέφωνο μπορεί να είναι πολύ χρήσιμες όταν σχεδιάζουμε μια διαδρομή ταξιδιού ή όταν βρίσκουμε κοντινά μας δρώμενα. Αλλά πώς γνωρίζει το κινητό σου πού βρίσκεσαι; Ο Γουίλτον Λ. Βίργκο εξηγεί πώς η απάντηση βρίσκεται 20.000 χλμ πάνω από το κεφάλι του, σε έναν δορυφόρο που εκτελεί τροχιά γύρω από Γη που μετρά το χρόνο με τους χτύπους ενός ατομικού ρολογιού βασισμένου στην κβαντομηχανική.
Μάθημα από τον Γουίλτον Λ. Βίργκο, ψηφιακή απεικόνιση από τον Νικ Χίλντιτς.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TED-Ed
- Duration:
- 05:04
Lucas Kaimaras approved Greek subtitles for How does your smartphone know your location? | ||
Lucas Kaimaras edited Greek subtitles for How does your smartphone know your location? | ||
Lucas Kaimaras edited Greek subtitles for How does your smartphone know your location? | ||
Lucas Kaimaras edited Greek subtitles for How does your smartphone know your location? | ||
Ioannis Papacheimonas accepted Greek subtitles for How does your smartphone know your location? | ||
Ioannis Papacheimonas edited Greek subtitles for How does your smartphone know your location? | ||
Ioannis Papacheimonas edited Greek subtitles for How does your smartphone know your location? | ||
Ioustina Flemotomou edited Greek subtitles for How does your smartphone know your location? |