Bản đồ của bạn sẽ sai trước giờ ăn trưa

Điện thoại của bạn biết bạn đang ở đâu vì nó đang lắng nghe những chiếc đồng hồ trong không gian. Các vệ tinh phát tín hiệu thời gian, lặp đi lặp lại, và điện thoại của bạn tính ra vị trí của mình dựa trên thời gian mỗi tín hiệu đến nơi. Về bản chất, đây là một bài toán về thời gian đội lốt một tấm bản đồ.

Your phone knows where you are because it is listening to clocks in space. Satellites broadcast the time, over and over, and your phone works out its position from how long each signal took to arrive. It is really a timing problem wearing a map.

Đây là phần khó xử. Những chiếc đồng hồ đó không chạy cùng tốc độ với chiếc đồng hồ đeo tay của bạn. Ở trên cao, xa khối lượng của hành tinh hơn, thời gian trôi nhanh hơn một chút. Việc di chuyển nhanh trên quỹ đạo lại kéo theo chiều ngược lại, làm chậm chúng đi một chút. Hai hiệu ứng này không triệt tiêu lẫn nhau, và các vệ tinh cuối cùng nhanh hơn khoảng ba mươi tám phần triệu giây mỗi ngày.

Here is the awkward part. Those clocks do not tick at the same rate as the clock on your wrist. Up there, further from the mass of the planet, time runs slightly faster. Moving fast in orbit pulls the other way and slows them slightly. The two effects do not cancel, and the satellites end up gaining about thirty eight millionths of a second every day.

Nghe có vẻ chẳng đáng gì. Nhưng không phải vậy. Ánh sáng đi được khoảng ba mươi xăng ti mét trong một phần tỷ giây, nên một sai số chưa được sửa với kích cỡ đó sẽ lớn dần thành khoảng mười ki lô mét sai lệch vị trí mỗi ngày. Chấm xanh của bạn sẽ trôi khỏi con phố, rồi khỏi cả thị trấn, trước bữa tối. Những chiếc đồng hồ này được cố tình chế tạo để chạy sai tốc độ khi còn ở mặt đất, để khi lên đến không gian, chúng chạy đúng.

That sounds like nothing. It is not. Light travels about thirty centimetres in a billionth of a second, so an uncorrected error of that size grows into roughly ten kilometres of position error per day. Your blue dot would drift off the street, then off the town, before dinner. The clocks are deliberately built to tick at the wrong rate on the ground, so that they tick at the right one once they are up there.