Return to Video

چگونه تلفن همراهت می‌داند تو دقیقا کجا هستی؟ - ویلتون ل. ویرگو

  • 0:07 - 0:10
    چگونه تلفن همراهت
    می‌داند تو دقیقا کجا هستی؟
  • 0:10 - 0:14
    جواب این سوال در ۱۹,۳۱۲
    کیلومتری بالای سرت است
  • 0:14 - 0:18
    در یک ماهواره‌ی در گردش که زمان
    را با یک ساعت کوانتومی نگه می‌دارد
  • 0:18 - 0:21
    که توسط فیزیک کوانتوم کار می‌کند.
  • 0:21 - 0:22
    آخیش.
  • 0:22 - 0:24
    بگذار این را کمی توضیح دهیم.
  • 0:24 - 0:29
    اولا، چرا مهم است بدانیم در
    یک ماهواره ساعت چند است
  • 0:29 - 0:32
    وقتی که « مکان » آن چیزی
    است که دنبالش هستیم؟
  • 0:32 - 0:34
    اولین چیز این است که،
    گوشی تو باید مشخص کند
  • 0:34 - 0:38
    چقدراز ماهواره فاصله دارد.
  • 0:38 - 0:41
    هر یک از ماهواره‌ها بطور دائمی
    سیگنال‌های رادیویی می‌فرستد
  • 0:41 - 0:46
    که از فضا تا گوشی تو
    با سرعت نور سفر می‌کند.
  • 0:46 - 0:49
    گوشی تو زمان رسیدن سیگنال را ذخیره می‌کند
  • 0:49 - 0:52
    و از آن استفاده می‌کند تا
    فاصله ماهواره را محاسبه کند
  • 0:52 - 0:58
    با استفاده از این فرمول ساده،
    فاصله = سی x زمان
  • 0:58 - 1:03
    که سی سرعت نور است و زمان
    مقدار زمان سفر سیگنال است.
  • 1:03 - 1:04
    ولی یک مشکلی وجود دارد.
  • 1:04 - 1:06
    نور بسیار سریع است.
  • 1:06 - 1:10
    اگر ما قادر بودیم تا فقط زمان را
    تا کمترین ثانیه محاسبه کنیم،
  • 1:10 - 1:13
    تمام مکان‌ها روی زمین، و فراتر،
  • 1:13 - 1:16
    به نظر می‌رسید که همه‌ی آنها
    یکسان از ماهواره فاصله دارند.
  • 1:16 - 1:20
    پس برای اینکه آن مسافت را
    در چندین پا محاسبه کنیم،
  • 1:20 - 1:24
    ما به بهترین ساعت که تا
    الان اختراع شده نیاز داریم.
  • 1:24 - 1:28
    با ساعت اتمی آشنا شوید،
    بعضی‌ از آنها آنقدر دقیق هستند که
  • 1:28 - 1:31
    آنها حتی یک ثانیه را از
    دست نمی‌دهند یا اضافه نمی‌کنند
  • 1:31 - 1:36
    حتی اگر برای ۳۰۰ میلیون سال کار کنند.
  • 1:36 - 1:39
    ساعت‌های اتمی به دلیل
    فیزیک کوانتوم کار می‌کنند.
  • 1:39 - 1:42
    تمام ساعت‌ها باید یک
    فرکانسی متوالی داشته باشند.
  • 1:42 - 1:45
    به عبارتی دیگر، یک ساعت باید
    یک عمل تکراری را انجام دهد
  • 1:45 - 1:49
    تا افزایش معادل زمان را علامت بزند.
  • 1:49 - 1:53
    مثله یک ساعت آونگدار که به نوسان جلو وعقب
  • 1:53 - 1:56
    رفتن یک آونگ زیر جاذبه تکیه می‌کند.
  • 1:56 - 1:58
    تیک تاک یک ساعت اتمی
  • 1:58 - 2:03
    توسط انتقال انرژی بین یک اتم حفظ می‌شود.
  • 2:03 - 2:06
    اینجاست که فیزیک کوانتوم وارد عمل می‌شود.
  • 2:06 - 2:09
    مکانیک کوانتوم می‌گوید
    که اتم‌ها انرژی دارند،
  • 2:09 - 2:13
    ولی آنها نمی‌توانند
    مقدارهای دلخواهانه بگیرند.
  • 2:13 - 2:18
    درعوض، انرژی اتمی به
    اندازه‌های دقیق تقسیم بندی شده است.
  • 2:18 - 2:20
    ما به اینها کوانتا می‌گوییم.
  • 2:20 - 2:24
    برای یک مثال ساده، فرض کنید دارید
    یک ماشین را در یک آزادراه می‌رانید.
  • 2:24 - 2:26
    چنانکه سرعتت را زیاد می‌کنی،
  • 2:26 - 2:32
    تومعمولا به طور مداوم ازمثلا ۳۲/۲کیلومتر
    بر ساعت تا ۱۱۲/۷کیلومتر بر ساعت می‌روی.
  • 2:32 - 2:35
    ولی، اگر تو یک ماشین اتمیک کوانتومی داشتی،
  • 2:35 - 2:38
    تو به صورت معمولی شتاب پیدا نمی‌کنی.
  • 2:38 - 2:44
    درعوض، تو مستقیما از یک سرعت
    به دیگری می‌پری، انتقال پیدا می‌کنی.
  • 2:44 - 2:49
    برای یک اتم، وقتی انتقال از یک
    مرحله به مرحله‌ی دیگر اتفاق می‌افتد،
  • 2:49 - 2:50
    فیزیک کوانتوم می‌گوید که
  • 2:50 - 2:55
    اختلاف انرژی مساوی است با یک فرکانس مشخص،
  • 2:55 - 2:57
    ضربدر یک مقدار ثابت،
  • 2:57 - 3:03
    جایی که تغییر در انرژی مساوی است
    با یک عدد، که مقدار ثابت پلانک نام دارد،
  • 3:03 - 3:05
    ضربدر فرکانسی.
  • 3:05 - 3:10
    آن فرکانس مشخص همان چیز است
    که برای ساختن ساعتمان نیاز داریم.
  • 3:10 - 3:16
    ماهواره‌های جی پی اس‌ به اتم‌های سزیم و
    روبییدیم برای فرکانس‌های ثابت تکیه می‌کنند
  • 3:16 - 3:19
    در مسئله‌ی سزیم ۱۳۳،
  • 3:19 - 3:29
    فرکانسی مشخص ساعت ۹,۱۹۲,۶۳۱,۷۷۰ هرتز است.
  • 3:29 - 3:32
    آن ۹ میلیارد چرخش بر ثانیه هستش.
  • 3:32 - 3:34
    آن یک ساعت واقعا سریعی است.
  • 3:34 - 3:36
    اهمیت ندارد که یک ساعت‌ساز چقدر ماهر است،
  • 3:36 - 3:38
    تمام آونگ‌ها، مکانیسم‌های پایانی و
  • 3:38 - 3:43
    کریستال کوارتز در فرکانسی‌های
    کمی متفاوت طنین می‌اندازند.
  • 3:43 - 3:47
    ولی، تمامیه اتم‌های سزیم ۱۳۳ در جهان
  • 3:47 - 3:51
    در فرکانسی یکسانی نوسان می‌کنند.
  • 3:51 - 3:53
    با کمک ساعت اتمی،
  • 3:53 - 3:57
    ما یک ساعت با دقت ۱ میلیاردم ثانیه داریم،
  • 3:57 - 4:02
    و یک اندازه‌گیری بسیار دقیق فاصله ماهواره.
  • 4:02 - 4:07
    اصلا حقیقت اینکه تو حتما روی
    زمین هستی را فراموش کنیم.
  • 4:07 - 4:10
    ما الان می‌دانیم که تو یک فاصله‌ی ثابت
    از ماهواره فاصله داری.
  • 4:10 - 4:13
    به عبارت دیگر، تو یکجایی
    روی یک سطح کروی هستی
  • 4:13 - 4:16
    در حوالی ماهواره قرار داری.
  • 4:16 - 4:18
    فاصله‌ات را از یک ماهواره‌ی محاسبه کن
  • 4:18 - 4:21
    و تو یک کره روهم افتاده‌ی دیگری داری.
  • 4:21 - 4:22
    کارت را ادامه بده،
  • 4:22 - 4:24
    و فقط با چهار اندازه‌گیری
  • 4:24 - 4:27
    و کمی تصحیح با استفاده
    از قانون نسبیت انیشتین،
  • 4:27 - 4:34
    تو می‌توانی موقعیتت را با دقت بالا
    در یک نقطه در فضا مشخص کنی.
  • 4:34 - 4:35
    پس فقط به اینها احتیاج داری:
  • 4:35 - 4:38
    یک شبکه ماهواره‌ای مولتی‌میلیاردی،
  • 4:38 - 4:40
    نوسان کردن اتم‌های سزیوم،
  • 4:40 - 4:41
    فیزیک کوانتوم،
  • 4:41 - 4:42
    نسبیت،
  • 4:42 - 4:43
    یک گوشی همراه
  • 4:43 - 4:46
    و تو.
  • 4:46 - 4:47
    مشکلی نیست.
Title:
چگونه تلفن همراهت می‌داند تو دقیقا کجا هستی؟ - ویلتون ل. ویرگو
Speaker:
ویلتون ل. ویرگو
Description:

تمامیه درس را نگاه کنید: http://ed.ted.com/lessons/how-does-your-smartphone-know-your-location-wilton-l-virgo
جی پی اس می‌تواند بسیار مفید باشد هنگام نقشه‌برداری یک راه سفر یا پیدا کردن یک رویداد نزدیک. ولی گوشی همراهت چگونه می‌داند تو کجا هستی؟ ویلتون ل. ویرگو توضیح می‌دهد که چگونه جواب در 12000 متری بالای سرت است، در یک ماهواره در گردش که زمان را با استفاده از یک ساعت اتمی نگه می‌دارد که با فیزیک کوانتوم کار می‌کند
درس از ویلتون ل. ویرگو، انیمیشن از نیک هیلدیچ.
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:04

Persian subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.