Return to Video

Kaip išmanieji telefonai nustato jūsų vietą? | Wilton L. Virgo | TED-Ed

  • 0:07 - 0:10
    Kaip jūsų išmanieji tiksliai nustato
    kur esate?
  • 0:10 - 0:14
    Atsakymas slypi 19 312 km virš jūsų galvų,
  • 0:14 - 0:18
    orbitos palydove, kuris
    kvantinės mechanikos pagalba
  • 0:18 - 0:21
    susieja laiką su atominio laikrodžio
    tiksėjimu.
  • 0:21 - 0:22
    (Atodūsis)
  • 0:22 - 0:24
    Panagrinėkime.
  • 0:24 - 0:29
    Pirmiausia, kodėl taip svarbu žinoti,
    koks laikas yra palydove
  • 0:29 - 0:32
    kai mus domina lokacija?
  • 0:32 - 0:34
    Pirmas dalykas,
    kurį turi nustatyti telefonas,
  • 0:34 - 0:38
    tai kaip toli jis yra nuo palydovo.
  • 0:38 - 0:41
    Kiekvienas palydovas pastoviai transliuoja
    signalus,
  • 0:41 - 0:46
    kurie iš kosminės erdvės, šviesos greičiu,
    atkeliauja į jūsų telefonus.
  • 0:46 - 0:49
    Jūsų telefonas įrašo signalo gavimo laiką
  • 0:49 - 0:52
    ir naudoja jį nustatyti
    atstumui iki palydovo,
  • 0:52 - 0:58
    pasitelkiant paprastą formulę:
    atstumas = c × laikas,
  • 0:58 - 1:03
    kur c yra šviesos greitis, o laikas parodo
    per kiek laiko signalas atkeliavo.
  • 1:03 - 1:04
    Bet yra problema.
  • 1:04 - 1:06
    Šviesos greitis neįtikėtinai didelis.
  • 1:06 - 1:10
    Jei mes gebėtume suskaičiuoti
    laiką tik sekundės tikslumu,
  • 1:10 - 1:13
    visos vietos žemėje ir dar toliau
  • 1:13 - 1:16
    atrodytų nutolusios nuo palydovo
    tokiu pačiu atstumu.
  • 1:16 - 1:20
    Taigi, kad nustatytume tą atstumą
    kelių dešimčių kilometrų tikslumu,
  • 1:20 - 1:24
    mums reikia
    geriausio kada nors išrasto laikrodžio.
  • 1:24 - 1:28
    Štai įžengia atominiai laikrodžiai,
    kai kurie tokie tikslūs,
  • 1:28 - 1:31
    kad nepridėtų ir neatimtų nė sekundės,
  • 1:31 - 1:36
    net jei veiktų dar 300 milijonų metų.
  • 1:36 - 1:39
    Atominiai laikrodžiai veikia
    dėl kvantinės fizikos.
  • 1:39 - 1:42
    Visi jie turi turėti pastovų dažnį.
  • 1:42 - 1:45
    Kitaip tariant, laikrodis turi
    pakartotinai atlikti veiksmus,
  • 1:45 - 1:49
    kad pažymėtų ekvivalenčius
    laiko žingsnelius.
  • 1:49 - 1:53
    Taip pat kaip senelio laikrodis
    remiasi pastoviu švytuoklės judėjimu
  • 1:53 - 1:56
    pirmyn ir atgal, pagal gravitaciją,
  • 1:56 - 1:58
    atominio laikrodžio tiksėjimas palaikomas
  • 1:58 - 2:03
    judėjimo tarp
    dviejų atomo energijos lygių.
  • 2:03 - 2:06
    Štai kur pasirodo kvantinė fizika.
  • 2:06 - 2:09
    Kvantinė mechanika teigia, kad
    atomai laiko energiją,
  • 2:09 - 2:13
    bet jie negali jos turėti kiek panorėję.
  • 2:13 - 2:18
    Atominė energija gali būti
    tik keleto preciziškai nustatytų lygių.
  • 2:18 - 2:20
    Mes juos vadiname kvantais.
  • 2:20 - 2:24
    Palyginimui, galvokite kaip įvažiuojate
    į greitkelį.
  • 2:24 - 2:26
    Didintumėte greitį nuo,
  • 2:26 - 2:32
    sakykime, 30 km/h iki 110 km/h.
  • 2:32 - 2:35
    O jeigu turėtumėte kvantinę atomų mašiną,
  • 2:35 - 2:38
    nedidintumėte greičio nuosekliai.
  • 2:38 - 2:44
    Vietoj to, staigiai peršoktumėte
    iš vieno greičio į kitą.
  • 2:44 - 2:49
    Atomui keičiantis iš vieno
    energijos lygio į kitą,
  • 2:49 - 2:50
    kvantinė mechanika teigia,
  • 2:50 - 2:55
    kad energijos skirtumas lygus
  • 2:55 - 2:57
    dažnio sandaugai su pastoviu dydžiu,
  • 2:57 - 3:03
    o energijos pakitimas lygus skaičiui,
    vadinamam Planko konstanta,
  • 3:03 - 3:05
    jį padauginus iš dažnio.
  • 3:05 - 3:10
    Tas dažnis ir yra tai ko mums reikia
    atominiam laikrodžiui.
  • 3:10 - 3:16
    GPS palydovai naudoja cezio ir rubidžio
    atomus kaip dažnio standartus.
  • 3:16 - 3:19
    Cezio 133 atveju,
  • 3:19 - 3:29
    charakteristinis laikrodžio dažnis yra
    9 192 631 770 hercų.
  • 3:29 - 3:32
    Tai 9 milijardai apsisukimų per sekundę.
  • 3:32 - 3:34
    Tai tikrai greitas laikrodis.
  • 3:34 - 3:36
    Nesvarbu koks įgudęs bebūtų
    laikrodininkas,
  • 3:36 - 3:38
    kiekviena švytuoklė,
    apsisukimų mechanizmas
  • 3:38 - 3:43
    ir kvarco kristalas rezonuoja
    šiek tiek skirtingu dažniu.
  • 3:43 - 3:47
    Kaip bebūtų, kiekvienas cezio 133 atomas
    visatoje
  • 3:47 - 3:51
    virpa tokiu pačiu dažniu.
  • 3:51 - 3:53
    Taigi, atomonio laikrodžio dėka,
  • 3:53 - 3:57
    laiką nustatome 1 milijardosios
    sekundės tikslumu
  • 3:57 - 4:02
    ir atstumą nuo palydovo nustatome
    labai tiksliai.
  • 4:02 - 4:07
    Ignoruokim faktą, kad tikriausiai
    esate žemėje.
  • 4:07 - 4:10
    Mes žinome, kad esate
    nustatytu atstumu nuo palydovo.
  • 4:10 - 4:13
    Kitaip tariant, esate
    kažkur ant sferos paviršiaus,
  • 4:13 - 4:16
    kuris gaubia palydovą.
  • 4:16 - 4:18
    Pamatuokite atstumą nuo savęs
    iki kito palydovo
  • 4:18 - 4:21
    ir gausite dar vietą sutampančią sferą.
  • 4:21 - 4:22
    Darykite tai toliau
  • 4:22 - 4:24
    ir jau po keturių pamatavimų
  • 4:24 - 4:27
    ir nedidelės korekcijos pagal
    Einšteino reliatyvumo teoriją,
  • 4:27 - 4:34
    galėsite tiksliai nustatyti
    savo lokaciją erdvėje.
  • 4:34 - 4:35
    Taigi štai ko reikia:
  • 4:35 - 4:38
    multi-milijardinės vertės palydovų tinklų,
  • 4:38 - 4:40
    virpančių cezio atomų,
  • 4:40 - 4:41
    kvantinės mechanikos,
  • 4:41 - 4:42
    reliatyvumo,
  • 4:42 - 4:43
    išmaniojo telefono
  • 4:43 - 4:46
    ir tavęs.
  • 4:46 - 4:47
    Tai tiek.
Title:
Kaip išmanieji telefonai nustato jūsų vietą? | Wilton L. Virgo | TED-Ed
Speaker:
Wilton L. Virgo
Description:

GPS programėlės išmaniuosiuose gali būti labai naudingos ieškant kelionės maršruto ar randant netoliese esančius renginius. Bet kaip jūsų išmanusis nustato kur esate? Wilton L. Virgo paaiškina, kad atsakymas slypi beveik 20 000 km. virš mūsų galvų, orbitoje esančiame palydove, kuris laiką susieja su atominiu laikrodžiu, veikiančiu padedant kvantinei mechanikai.
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:04

Lithuanian subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.