SpaceX’in en güçlü roketi Falcon Heavy, 25 Haziran salı günü yerel saatle sabah 2:30’da Florida’da bulunan Kennedy Uzay Üssünden uzaya fırlatıldı. Roket beraberinde ABD Hava Kuvvetleri’ne ait uyduların yanı sıra, Planetary Society’e ait araştırma uyduları ve NASA’ya ait bir atom saatini de uzaya bırakıp, dokuz dakika sonra geri geldi.

Uzaya gönderilen uydu ve uzay araçlarının uzayda yollarını bulmaları için öncelikle bir sinyal gönderiliyor. Uydular aldıkları sinyale karşı sinyal gönderiyorlar. Bu sinyallerden uzay aracının konumu, hızı ve yörüngesi tespit ediliyor. Dünyada dev antenlerle dinlenen bu sinyallere göre uydu ve uzay araçlarının konumları belirleniyor ve ona göre gidecekleri hedef belirleniyor. Lakin bu araçlar çok hızlı hareket ettikleri için, geri gönderilen sinyaller oraya ulaştığında yerleri çoktan değişmiş oluyor..

Mesafeler uzadıkça uzay araçlarına komut göndermekte zorlaşıyor. Mesela Mars’ı ele alalım. Mars’a radyo dalgalarıyla mesaj göndermek en az 4 dakika ve en fazla 24 dakika sürüyor. Bir de bu haberleşmenin 2 yönlü olduğunu düşünürsek, Dünya’ya en uzak olduğu zaman haberleşmek 48 dakikayı buluyor. Hal böyle olunca uzay araçlarının uzay boşluğunda yollarını şaşırmadan devam etmeleri için yeni nesil bir navigasyona ihtiyaç var. Hadi Dünya etrafında, yörüngede dolanan binlerce GPS uydusu var. Bu uydulardaki atomik saatler, telefonumuzun GPS uygulamasının, uydudan telefonunuza giden sinyalin sürdüğü süreye bağlı olarak, Dünya’nın neresinde bulunduğumuzu hesaplayarak bizi A noktasından B noktasına adres sormadan gitmemizi sağlar.

Ancak, uzay araçlarının derin uzayda yollarını bulmalarına yardımcı olacak GPS’leri yoktur; bunun yerine, navigasyon ekipleri yer verilerini belirlemek için Dünya’daki atomik saatlere güveniyorlar. Dünya’dan ne kadar uzağa gidersek, bu iletişim o kadar uzun sürüyor. Uydu ve uzay aracı sayıları arttıkça yeryüzündeki antenler yetersiz kalıyor. İnsanların ve astronotların Güneş Sistemini keşfetmesini istiyorsak, bir uzay aracındaki astronotların nerede olduklarını bilmeleri için daha iyi, daha hızlı bir yola ihtiyacımız var. ideal olarak Dünya’ya geri sinyal göndermeye gerek kalmadan otomatik yer tespiti yapıp uzay aracını hedefine götürecek olan yeni teknolojimiz Derin Uzay Atomic Saati. Dünyanın yörüngesinin ötesine geçen uzay araçları için GPS ve navigasyon görevi görecek olan yüksek teknolojiye sahip ilk atom saatidir.

Bu tür bir navigasyon için kullanılacak herhangi bir atomik saatin inanılmaz derecede kesin olması gerekir: Tek bir saniye bile kapalı olan bir saat, Mars’a inmek için hedefi kilometrelerce ıskalamak anlamına gelebilir. Yeryüzünde yapılan testlerinde, bu yeni üretilen yüksek teknolojili Derin Uzay Atomik Saati, GPS uydularındaki atomik saatlerden 50 kat daha stabil olduğunu gösterdi. Eğer uzayda da bu istikrarı tekrarlayabilirse, evrendeki en kesin saatlerden biri olacak. Hata payı ise 10 milyon yılda ancak 1 saniye. Bu da uzay araçlarının Dünya’daki antenlerle bağlantı kurmadan, yolunu otomatik bulması için inanılmaz bir kolaylık ve fırsat sağlayacak.

Bilim insanları zamanı çok farklı tarif ediyorlar. Genel olarak Dünyamızın kendi etrafında dönmesi 24 saat sürdüğüne göre bir uzunluk birimi olarak düşünülüyor. Dünya kendi etrafında dönmüyor olsaydı saniye, dakika ve saat tanımlanmamış olacaktı. Dönmek de bir mesafe katetmek olduğuna göre zaman bir uzunluktur.

Bazı bilim insanları ise zamanı geçmişten geleceğe doğru akan bir vektör olarak tanımlıyor. Yerçekimi ve kuantum mekaniği gibi fizik kanunlarının çoğu zamana göre simetriktir. Bu, zamanın ileri veya geri hareket etmesinin önemli olmadığı anlamına gelir. Zaman tersine akarsa, tüm fizik yasaları aynı şekilde çalışır. Ancak termodinamiğin İkinci Yasası bir yönü ifade eder. Termodinamiğin İkinci Yasası zamanla her şeyin düzenli bir durumdan düzensiz bir duruma geçtiğini belirtir. Geriye dönmeyen tek fiziksel kanun bu. Geçmişe zaman yolculuğu yapmamızın en büyük engeli Termodinamiğin bu İkinci Yasası. O sebeple zaman geçmişten geleceğe akan bir vektördür.

H H H

Einstein’ın Özel ve Genel Görelilik teorilerine göre de uzay zamanı büküyor. Yüksek hızlarda hareket eden uzay araçlarında zaman daha yavaş akıyor. Mesela 30 yaşındaki bir baba, 3 yaşındaki oğlunu Dünya’da bırakıp ışık hızına yakın bir hızla hareket eden bir uzay aracına binse ve 3 yıl sonra dönse, bu üç yıl oğlu için 30 yıl olabiliyor. Böylece baba da oğul da 33 yaşında olabiliyor.

Küçüklüğümüzde büyüklerimiz bize zaman içinde zaman, mekan içinde mekan olabilir derlerdi ve şu hikayeyi anlatırlardı. Bir zamanlar bir hoca kürsüden vaaz ederken “zaman içinde zaman olabilir” demiş. Bu dinleyenlerden birisi kalbinden böyle saçma şey mi olur diye geçirmiş ve vaazı terkedip dışarı çıkmış ve deniz kenarında elini yıkamaya başlamış. O sırada suyun içine düşmüş ve kendisini bir adada bulmuş ve cinsiyeti de bayan olarak değişmiş. Bu adada yedi yıl yaşamış ve evlenip çoluğa çocuğa karışmış. Sonra tekrar bir gün deniz kenarında su ile elini yıkarken suya düşmüş ve ilk düştüğü yere geri gelmiş ve cinsiyeti de normal haline dönmüş. Geri geldiğinde ilk dinlediği vaaz hala devam ediyormuş ve vaaz veren hoca geri gelen adamın gözlerine bakarak tekrar zaman içinde zaman olur demiş ve eklemiş birkaç saniye içerisine 7 yıl ve 3 çocuk da sığar demiş. Bu hikayeyi ilk duyduğumda çok ilginç bulmuştum. Şimdi modern fizik bize aynen bu hikayede geçen olayların tek bir farkla aynısını söylüyor: yüksek hızlarda zaman daha yavaş akar.

Kuantum Fiziği ise zamana çok farklı bir noktadan bakıyor. Atom altı parçacıklar, aynı anda birkaç yerde olabiliyor, duvarlardan geçebiliyor, enerjisinin yetmediği yerlere dalga özelliğini ve dalga boyunun büyüklüğünü kullanarak ulaşabiliyor. Kuantum dolanıklığı (entanglement) ile gönül bağı trilyonlarca uzaktaki başka bir parçacıkla sinyal ve zaman olmadan haberleşebiliyor. Hatta Kuantum Fiziği geçmiş zaman, gelecek zaman ve şimdiki zamanın aynı anda var olduğunu söylüyor.

Geçtiğimiz 20 yıl boyunca, NASA JPL’deki mühendisler, bu atom saatini sürekli olarak geliştirdiler, küçücük bir hale getirdiler ve derin uzayın vahşi şartlarında çalışmaya hazırladılar ve sonunda uzaya yolladılar. Testler olumlu sonuç verirse bundan böyle uzaya giden her aracın içine otomatik yön bulmaya yarayan bir atomik saat yerleştirilecek.