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Charla «¿Cómo sabe el smartphone tu ubicación? – Wilton L. Virgo» de TED-Ed en español.
Ver la lección completa en: http://ed.ted.com/lessons/how-does-your-smartphone-know-your-location-wilton-l-virgo
El servicio de localización GPS de un teléfono inteligente puede ser muy útil para asignar una ruta de viaje o buscar eventos próximos. Pero ¿cómo sabe el teléfono inteligente dónde estás? Wilton L. Virgo explica cómo la respuesta se encuentra a más de 19 000 kilómetros sobre tu cabeza, en un satélite en órbita que se mantiene en hora con un reloj atómico impulsado por la mecánica cuántica.
Lección de Wilton L. Virgo, animación de Nick Hilditch.
- Autor/a de la charla: Wilton Virgo
- Fecha de grabación: 2015-01-29
- Fecha de publicación: 2019-04-05
- Duración de «¿Cómo sabe el smartphone tu ubicación? – Wilton L. Virgo»: 288 segundos
Traducción de «¿Cómo sabe el smartphone tu ubicación? – Wilton L. Virgo» en español.
¿Cómo sabe tu smartphone exactamente dónde estás? La respuesta está a 19 000 km sobre tu cabeza en un satélite en órbita que mantiene la hora de un reloj atómico impulsado por mecánica cuántica.
¡Ufff! Analicemos eso.
Primero, ¿por qué es tan importante saber qué hora es en un satélite si queremos saber la ubicación? Lo primero que tiene que determinar tu teléfono es la distancia a un satélite.
Cada satélite emite señales de radio constantemente que viajan por el espacio hasta tu teléfono a la velocidad de la luz.
Tu teléfono registra la hora de llegada de la señal y la usa para calcular la distancia al satélite usando la formula simple distancia = c x tiempo, donde ‘c’ es la velocidad de la luz y tiempo es cuánto viajó la señal.
Pero hay un problema.
La luz es increíblemente rápida.
Si la precisión fuese en segundos, cualquier lugar de la Tierra, y mucho más allá, parecería encontrarse a la misma distancia desde el satélite.
Por eso para calcular esa distancia con precisión de metros, necesitamos el mejor reloj de la historia.
Algunos relojes atómicos son tan precisos que no adelantarán ni atrasarán un segundo aún funcionando en los próximos 300 millones de años.
Los relojes atómicos funcionan gracias a la física cuántica.
Los relojes deben tener una frecuencia constante.
En otras palabras, un reloj hace la acción repetitiva de marcar incrementos equivalentes de tiempo.
Así como un reloj de pie se basa en el balanceo constante de ida y vuelta de un péndulo bajo la gravedad, el tic tac de un reloj atómico se mantiene por la transición entre dos niveles de energía de un átomo.
Ahí entra en juego la física cuántica.
La mecánica cuántica dice que los átomos transportan energía, pero no pueden transportar cantidades arbitrarias.
En cambio, la energía atómica está limitada a un conjunto preciso de niveles.
Los llamamos cuantos.
Como simple analogía, piensa en conducir un auto en una carretera.
Conforme aumentas la velocidad, normalmente pasarías de 30 km/h a 110 km/h.
Ahora, con un auto atómico cuántico, no acelerarías de manera lineal.
En cambio, saltarías instantáneamente de una velocidad a la siguiente.
Para un átomo, cuando se produce una transición de un nivel de energía a otro, la mecánica cuántica dice que la diferencia de energía es igual a una frecuencia característica, multiplicada por una constante, donde el cambio en la energía es igual a un número, llamado constante de Planck, multiplicado por la frecuencia.
Esa frecuencia característica es lo que necesitamos para hacer nuestro reloj.
Los satélites de GPS dependen de los átomos de cesio y rubidio como patrones de frecuencia.
En el caso del cesio 133, la frecuencia de reloj característica es 9 192 631 770 Hz.
Son 9000 millones de ciclos por segundo.
Es un reloj muy rápido.
Sin importar lo experto que sea el relojero cada péndulo, mecanismo de cuerda y cristal de cuarzo resuena a una frecuencia ligeramente diferente.
Sin embargo, cada átomo de cesio 133 en el universo oscila exactamente a la misma frecuencia.
Por eso, gracias al reloj atómico, tenemos una precisión del orden de 1 mil millonésima parte de segundo, y una medición muy precisa de la distancia desde ese satélite.
Ignoremos el hecho de que estás casi seguramente a ras del suelo.
Ahora sabemos que estás a una distancia fija del satélite.
O sea, estás en un lugar en la superficie de una esfera con centro en el satélite.
Midiendo la distancia desde un segundo satélite tenemos otra esfera superpuesta.
Repetimos esta operación y con solo 4 mediciones, y una pequeña corrección usando la teoría de la relatividad de Einstein, se puede señalar la ubicación exacta de un punto en el espacio.
Eso es todo lo necesario: una multimillonaria red de satélites, la oscilación de los átomos de cesio, mecánica cuántica, relatividad, un smartphone, y tú.
No hay problema.
https://www.ted.com/talks/wilton_l_virgo_how_does_your_smartphone_know_your_location/