איך הטלפון החכם שלכם יודע את המיקום שלכם? ווילטון ל. וירגו
-
0:07 - 0:10איך הסמרטפון שלכם יודע בדיוק איפה אתם?
-
0:10 - 0:14התשובה נמצאת 19,300 קילומטר מעל ראשכם
-
0:14 - 0:18בלווין ששומר על הזמן למקצב של שעון אטומי
-
0:18 - 0:21שמופעל על ידי מכאניקה קוואנטית.
-
0:21 - 0:22וואו.
-
0:22 - 0:24בואו נפרוט את זה.
-
0:24 - 0:29ראשית, למה זה כל כך חשוב
לדעת מה השעה על הלווין -
0:29 - 0:32כשמה שמדאיג אותנו זה המיקום?
-
0:32 - 0:34הדבר הראשון שהטלפון שלכם צריך לקבוע
-
0:34 - 0:38זה כמה הוא רחוק מהלווין.
-
0:38 - 0:41כל לווין משדר ברציפות אותות רדיו
-
0:41 - 0:46שנעים מהחלל לטלפון שלכם במהירות האור.
-
0:46 - 0:49הטלפון שלכם מתעד את זמן הגעת האות
-
0:49 - 0:52ומשתמש בו כדי לחשב את המרחק ללווין
-
0:52 - 0:58על ידי שימוש בנוסחה הפשוטה,
מרחק = c * זמן, -
0:58 - 1:03בה c היא מהירות האור וזמן
הוא כמה זמן לקח לסיגנל להגיע. -
1:03 - 1:04אבל יש בעיה.
-
1:04 - 1:06אור הוא ממש מהיר.
-
1:06 - 1:10אם רק היינו מסוגלים לחשב
זמן לשניה הקרובה ביותר, -
1:10 - 1:13כל מיקום על כדור הארץ, והרבה יותר רחוק,
-
1:13 - 1:16היה נראה באותו מרחק מהלווין.
-
1:16 - 1:20אז כדי לחשב את המרחק לכמה מטרים בודדים,
-
1:20 - 1:24אנחנו צריכים את השעון
הטוב ביותר שהומצא אי פעם. -
1:24 - 1:28ופה נכנסים שעונים אטומיים,
כמה מהם כל כך מדוייקים -
1:28 - 1:31שהם לא יסטו בשניה
-
1:31 - 1:36אפילו אם יעבדו יותר מ 300 מליון שנה.
-
1:36 - 1:39שעונים אטומיים עובדים
בגלל פיזיקה קוואנטית. -
1:39 - 1:42לכל השעונים צריכה להיות תדירות קבועה.
-
1:42 - 1:45במילים אחרות, שעון צריך
לבצע פעולה חוזרה כלשהי -
1:45 - 1:49כדי לסמן תוספות קבועות בזמן.
-
1:49 - 1:53ממש כמו ששעון סבא מסתמך על הנדנוד הקבוע
-
1:53 - 1:56קדימה אחורה של מטוטלת תחת הכבידה,
-
1:56 - 1:58התיקתוק של שעון אטומי
-
1:58 - 2:03נשמר על ידי המעבר בין
שני מצבי אנרגיה של אטום. -
2:03 - 2:06פה נכנסת לתמונה הפיזיקה הקוואנטית.
-
2:06 - 2:09מכאניקה קוואנטית אומרת
שאטומים נושאים אנרגיה. -
2:09 - 2:13אבל הם לא יכולים לקחת כמות שרירותית.
-
2:13 - 2:18במקום, אנרגיה אטומית
מוגבלת לסט מדוייק של רמות. -
2:18 - 2:20אנחנו קוראים לאלו קוואנטות.
-
2:20 - 2:24כאנלוגיה פשוטה, חשבו על כניסה
עם הרכב לתוך כביש מהיר. -
2:24 - 2:26כשאתם מגבירים את המהירות,
-
2:26 - 2:32אתם בדרך כלל מאיצים בהמשכיות מנגיד
30 קילומטר לשעה עד 110 קילומטר לשעה. -
2:32 - 2:35עכשיו, אם היתה לכם מכונית אטומית קוואנטית,
-
2:35 - 2:38לא הייתם מאיצים בצורה לינארית.
-
2:38 - 2:44במקום, הייתם קופצים מיידית,
או עוברים, ממהירות אחת לשניה. -
2:44 - 2:49לאטום, כשמעבר מתרחש מרמת אנרגיה אחת לאחרת,
-
2:49 - 2:50המכאניקה הקוואנטית אומרת
-
2:50 - 2:55שהפרש האנרגיה שווה לתדירות אופיינית,
-
2:55 - 2:57מוכפלת בקבוע,
-
2:57 - 3:03בו שינוי האנרגיה שווה למספר,
שנקרא קבוע פלאנק, -
3:03 - 3:05כפול התדירות.
-
3:05 - 3:10התדירות האופיינית הזו היא מה
שאנחנו צריכים כדי ליצור את השעון שלנו. -
3:10 - 3:16לוויני GPS מסתמכים עם אטומי
צזיום ורובידיום כסטנדרט לתדירות. -
3:16 - 3:19במקרה של צזיום 133,
-
3:19 - 3:29תדירות השעון האופיינית
היא 9,192,631,770 הרץ. -
3:29 - 3:32זה 9 מיליארד מחזורים בשניה.
-
3:32 - 3:34זה שעון ממש מהיר.
-
3:34 - 3:36לא משנה כמה שען מיומן,
-
3:36 - 3:38כל מטוטלת, מנגנון מתיחה
-
3:38 - 3:43וגביש קוורץ רוטטים בתדירות מעט שונה.
-
3:43 - 3:47עם זאת, כל אטום צזיום 133 ביקום
-
3:47 - 3:51רוטט באותה תדירות בדיוק.
-
3:51 - 3:53אז תודות לשעון האטומי,
-
3:53 - 3:57אנחנו מקבלים זמן מדוייק למיליארדית השניה,
-
3:57 - 4:02ומדידה ממש מדוייקת של המרחק מהלווין.
-
4:02 - 4:07בואו נתעלם מהעובדה שאתם
כמעט בוודאות על כדור הארץ. -
4:07 - 4:10אנחנו יודעים עכשיו שאתם
במרחק קבוע מהלווין. -
4:10 - 4:13במילים אחרות, אתם היכן שהוא
על פני השטח של כדור -
4:13 - 4:16ממורכז סביב הלווין.
-
4:16 - 4:18מדדו את המרחק ללווין שני
-
4:18 - 4:21ואתם מקבלים מעגל נוסף חופף.
-
4:21 - 4:22המשיכו לעשות את זה,
-
4:22 - 4:24ועם ארבע מדידות בלבד,
-
4:24 - 4:27ומעט תיקון בשימוש
בתורת היחסות של איינשטיין, -
4:27 - 4:34אתם יכולים למקד את המיקום שלכם
לנקודה מדוייקת אחת במרחב. -
4:34 - 4:35אז זה כל מה שדרוש:
-
4:35 - 4:38רשת של לווינים בשווי מיליארדי דולרים,
-
4:38 - 4:40אטומי צזיום רוטטים,
-
4:40 - 4:41מכאניקה קוואנטית,
-
4:41 - 4:42יחסיות,
-
4:42 - 4:43סמרטפון,
-
4:43 - 4:46ואתכם.
-
4:46 - 4:47אין בעיה.
- Title:
- איך הטלפון החכם שלכם יודע את המיקום שלכם? ווילטון ל. וירגו
- Speaker:
- Wilton L. Virgo
- Description:
-
צפו בשיעור המלא: http://ed.ted.com/lessons/how-does-your-smartphone-know-your-location-wilton-l-virgo
אפליקציות מיקום GPS על הטלפונים החכמים שלנו יכולות להיות מאוד מועילות כשממפים מסלול נסיעה או מחפשים ארועים קרובים. אבל איך הסמרטפון שלכם יודע איפה אתם? ווילטון וירגו מסביר איך התשובה נמצאת בגובה של 19,300 קילומטר מעל ראשכם, בלווין ששומר זמן לקצב של שעון אטומי שמונע על ידי מבאניקה קוואנטית.
שיעור מאת ווילטון ל. וירגו, אנימציה של ניק הילדיץ'.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TED-Ed
- Duration:
- 05:04
Tal Dekkers approved Hebrew subtitles for How does your smartphone know your location? | ||
Tal Dekkers accepted Hebrew subtitles for How does your smartphone know your location? | ||
Tal Dekkers edited Hebrew subtitles for How does your smartphone know your location? | ||
Tal Dekkers edited Hebrew subtitles for How does your smartphone know your location? | ||
Tal Dekkers edited Hebrew subtitles for How does your smartphone know your location? | ||
Ido Dekkers edited Hebrew subtitles for How does your smartphone know your location? | ||
Ido Dekkers edited Hebrew subtitles for How does your smartphone know your location? | ||
Ido Dekkers edited Hebrew subtitles for How does your smartphone know your location? |