Return to Video

Cum reușește telefonul tău să îți afle locația? - Wilton L. Virgo

  • 0:07 - 0:10
    De unde știe mobilul tău exact unde ești?
  • 0:10 - 0:14
    Răspunsul este la peste 19.000 kilometri
    deasupra ta,
  • 0:14 - 0:18
    într-un satelit ce măsoară timpul
    cu ajutorul unui ceas atomic
  • 0:18 - 0:21
    alimentat de mecanica cuantică.
  • 0:21 - 0:22
    Pfu!
  • 0:22 - 0:24
    Să le luăm pe rând.
  • 0:24 - 0:29
    În primul rând, de ce e atât de important
    să știm ce oră este pe un satelit
  • 0:29 - 0:32
    când pe noi ne interesează locația?
  • 0:32 - 0:34
    Primul lucru determinat de telefonul tău
  • 0:34 - 0:38
    este stabilirea distanței față de satelit.
  • 0:38 - 0:41
    Fiecare satelit emite constant
    semnale radio
  • 0:41 - 0:46
    care ajung din spațiu la telefonul tău
    cu viteza luminii.
  • 0:46 - 0:49
    Telefonul tău înregistrează timpul
    de sosire a semnalului
  • 0:49 - 0:52
    și îl folosește să calculeze
    distanța până la satelit,
  • 0:52 - 0:58
    folosind simpla formulă,
    distanță = v x timp,
  • 0:58 - 1:03
    unde v este viteza luminii
    și timpul arată cât a călătorit semnalul.
  • 1:03 - 1:04
    Dar este o problemă.
  • 1:04 - 1:06
    Lumina este extrem de rapidă.
  • 1:06 - 1:10
    Dacă am calcula timpul doar în secunde,
  • 1:10 - 1:13
    fiecare locație de pe Pământ,
    chiar și mult mai departe,
  • 1:13 - 1:16
    ar părea să aibă aceeași distanță
    de la satelit.
  • 1:16 - 1:20
    Deci, pentru a putea calcula acea distanță
    cu o eroare de câțiva metri
  • 1:20 - 1:24
    avem nevoie de cel mai bun ceas
    inventat vreodată.
  • 1:24 - 1:28
    Vorbim, așadar, despre ceasurile atomice,
    unele fiind atât de precise
  • 1:28 - 1:31
    încât nu pierd sau câștigă
    nici măcar o secundă
  • 1:31 - 1:36
    chiar dacă ar fi să funcționeze
    pentru următorii 300 de milioane de ani.
  • 1:36 - 1:39
    Ceasurile atomice funcționează
    datorită fizicii cuantice.
  • 1:39 - 1:42
    Toate ceasurile trebuie să aibă
    o frecvență constantă.
  • 1:42 - 1:45
    Altfel spus, un ceas trebuie să efectueze
    niște acțiuni repetitive
  • 1:45 - 1:49
    ca să delimiteze
    creșteri echivalente ale timpului.
  • 1:49 - 1:53
    Așa cum un ceas cu pendul
    se bazează pe o oscilare continuă
  • 1:53 - 1:56
    înainte și înapoi a unui pendul
    sub gravitație,
  • 1:56 - 1:58
    tic-tacul unui ceas atomic
  • 1:58 - 2:03
    este întreținut de tranziția dintre
    două niveluri de energie ale unui atom.
  • 2:03 - 2:06
    Aici intră în scenă fizica cuantică.
  • 2:06 - 2:09
    Mecanica cuantică susține
    că atomii poartă energie,
  • 2:09 - 2:13
    dar ei nu pot prelua
    orice cantitate arbitrară.
  • 2:13 - 2:18
    În schimb, energia atomică este limitată
    la un set precis de niveluri.
  • 2:18 - 2:20
    Pe acestea le numim quanta.
  • 2:20 - 2:24
    O analogie simplă ar fi conducerea
    unei mașini pe o autostradă.
  • 2:24 - 2:26
    Pe măsură ce accelerezi,
  • 2:26 - 2:32
    în mod normal ai merge, să zicem,
    de la 32 km/oră până la 112 km/oră.
  • 2:32 - 2:35
    Dar dacă ai avea
    o mașină cuantică atomică,
  • 2:35 - 2:38
    nu ai accelera în mod liniar.
  • 2:38 - 2:44
    În schimb ai sări instantaneu
    sau ai trece de la o viteză la alta.
  • 2:44 - 2:49
    Pentru un atom, când o tranziție
    apare de la un nivel de energie la altul,
  • 2:49 - 2:50
    mecanica cuantică spune
  • 2:50 - 2:55
    că diferența de energie este egală
    cu o frecvență caracteristică
  • 2:55 - 2:57
    înmulțită cu o constantă,
  • 2:57 - 3:03
    unde schimbarea în energie este egală
    cu un număr numit constanta lui Planck
  • 3:03 - 3:05
    înmulțită cu frecvența.
  • 3:05 - 3:10
    Frecvența caracteristică e cea
    de care avem nevoie pentru ceasul nostru.
  • 3:10 - 3:16
    Sateliții GPS se bazează pe atomii cesiu
    și rubidiu ca standarde de frecvență.
  • 3:16 - 3:19
    În cazul cesiului 133,
  • 3:19 - 3:29
    frecvența caracteristică a ceasului
    este 9,192,631,770 Hz.
  • 3:29 - 3:32
    Asta ar fi 9 miliarde de cicluri
    pe secundă.
  • 3:32 - 3:34
    Ăsta da ceas rapid.
  • 3:34 - 3:36
    Oricât de priceput ar fi un ceasornicar,
  • 3:36 - 3:38
    fiecare pendul, mecanism de întoarcere
  • 3:38 - 3:43
    și cristalul quartz rezonează
    la o frecvență puțin diferită.
  • 3:43 - 3:47
    Totuși, fiecare atom de cesiu 133
    din univers
  • 3:47 - 3:51
    oscilează la aceeași frecvență.
  • 3:51 - 3:53
    Așadar, mulțumită ceasului atomic,
  • 3:53 - 3:57
    avem o precizie de citire a timpului
    de până la o miliardime de secundă
  • 3:57 - 4:02
    și o măsurare foarte precisă
    a distanței de la acel satelit.
  • 4:02 - 4:07
    Hai să ignorăm faptul că ești aproape
    cu siguranță pe Pământ.
  • 4:07 - 4:10
    Acum știm că ești la o distanță fixă
    față de satelit.
  • 4:10 - 4:13
    Cu alte cuvinte ești undeva
    pe suprafața unei sfere
  • 4:13 - 4:16
    situate undeva în jurul satelitului.
  • 4:16 - 4:18
    Măsoară-ți distanța
    de la un al doilea satelit
  • 4:18 - 4:21
    și vei obține o altă sferă suprapusă.
  • 4:21 - 4:22
    Continuă să faci asta
  • 4:22 - 4:24
    și cu doar patru măsurători
  • 4:24 - 4:27
    și o mică corectare folosind teoria
    relativității a lui Einstein,
  • 4:27 - 4:34
    poți stabili locația ta exactă
    la un punct în spațiu.
  • 4:34 - 4:35
    Deci asta e tot ce ai nevoie:
  • 4:35 - 4:38
    o rețea de sateliți de miliarde de dolari,
  • 4:38 - 4:40
    atomi de cesiu oscilanți,
  • 4:40 - 4:41
    mecanică cuantică,
  • 4:41 - 4:42
    relativitate,
  • 4:42 - 4:43
    un smartphone
  • 4:43 - 4:45
    și tu.
  • 4:46 - 4:47
    Nicio problemă.
Title:
Cum reușește telefonul tău să îți afle locația? - Wilton L. Virgo
Speaker:
Wilton L. Virgo
Description:

Vezi lecția întreagă: http://ed.ted.com/lessons/how-does-your-smartphone-know-your-location-wilton-l-virgo

Aplicațiile GPS de pe un smartphone pot fi foarte utile atunci când se caută o locație sau când se caută evenimente din apropiere. Dar de unde știe telefonul tău unde te afli? Wilton L. Virgo explică că răspunsul se află la 19.000 de kilometri distanță deasupra ta, într-un satelit orbital care măsoară timpul la ticăitul unui ceas atomic alimentat de mecanica cuantică.

Lecție de Wilton L. Virgo, animație de Nick Hilditch.
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:04

Romanian subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.