محاسبه سرعت نور، معجزه قرآن

محاسبه سرعت نور، معجزه قرآن

مقدمه

سرعت نور درخلأبه تعداد کمی از ثابت های اساسی فیزیک مربوط است ؛اگر چه بین همه ثابت های اساسی نیز ،این مقدار از جایگاه پراهمیتی برخوردار است ،چراکه در شاخه های گوناگون علم فیزیک کاربرد دارد.اغراق نیست اگر گفته شود که داستان تعیین سرعت نور با تاریخ دقیق علم فیزیک برابراست و این داستان همچنان نیز ادامه دارد .(1)از دوران یونان باستان تا قرون وسطی ،سرعت نور بی نهایت پنداشته می شد.ارسطو معتقد بود که نور آناً منتشر می شود!

در قرن یازدهم میلادی ،یک دانشمند مسلمان به نام «الحسن »،اعلام کرد که سرعت نورعدد محدودی است .

گالیله (1600میلادی )سعی کرد تا سرعت نور را اندازه گیری کند اما موفق نشد و ابراز کرد که سرعت نور را با استفاده از خسوف های قمر مشتری اندازه گیری کرد .او به عدد غیردقیق 215،000کیلومتر بر ثانیه رسید ،زیرا قطر مدار دوران زمین دقیقاًشناخته نشده بود .از قرن هفدهم میلادی به بعد ،آزمایش های انجام گرفته نشان دهنده پیشرفت روش ها و تکنیک های تعیین سرعت نوربوده است (2)

عددی که فرومه به دست آورد تا مدت زیادی به عنوان دقیق ترین مقدار سرعت نور شناخته می شد،تا اینکه در سال 1983از تداخل سنجی تابش نورلیزر برای تعیین دقیق سرعت نوراستفاده شد.مطابق به مؤسسه ملی استاندارد آمریکا سرعت نور برابر است با :C=299792,4574+0,0011km/sو مطابق با آزمایشگاه ملی فیزیک بریتانیا برابراست با :

C=299792,4590+0,0008km/s

تعریف جدید متر (واحد طول )نیز دراکتبر 1983درکنفرانس عمومی «اوزان و مقادیر »برمبنای سرعت نور به این صورت ارائه شد :«یک متربرابربا مسافتی است که نور در خلأدر فاصله زمانی 1/299792458ام ثانیه می پیماید ».تثبیت مقدار سرعت نور پس از تعریف مقدار متر بر اساس آن هنوز به معنی آن نیست که داستان این ثابت بنیادین به پایان رسیده است .(3)پرسش های متعدد دیگری درباره رابطه میان این ثابت چند وجهی و رمزآلود با نظریه نسبیت وجود دارد.

دستیابی به یک رابطه جدید نجومی میان شعاع مداردوران ماه Rو زمان روز زمینی tکه برمبنای تفسیرنسبیتی ،از یکی از آیات قرآن درزمینه کیهان شناسی برداشت می شود،موضوعی بسیارحائزاهمیت و درخور توجه است.این آیه شریفه در واقع اشاره ای به بزرگترین سرعت گیتی یا همان سرعت نوردرخلأ دارد.

حکم دوم نظریه نسبیت خاص آلبرت انیشتین (1905میلادی )می گوید :«سرعت نور در خلأ در تمامی دستگاه های اینرسی و در تمامی جهات ثابت بوده و هیچ وابستگی به سرعت منبع یا سرعت ناظر ندارد »پاؤلی (1958میلادی )می گوید که داده های به دست آمده از ستارگان دوقلو تا حدی صحت این حکم را نشان می دهد .مطابق با نظریه نسبیت عام انیشتین ،(1917میلادی )قانون ثابت بودن سرعت نور در خلأ نمی تواند در هر شرایطی معتبرباشد چرا که انحنای پرتوهای نورتنها با متغیر بودن سرعت آن امکان پذیراست .انیشتین این تناقض میان نظریه های نسبیت خاص و عام خویش را در مقاله اش این چنین برطرف می کند :(1917میلادی )«نتایج نظریه نسبیت خاص تنها هنگامی معتبراست که تأثیرمیدان های گرانشی حذف شود».

شرط اعتبارحکم دوم نظریه نسبیت خاص دراین مقاله گرفته می شود ،چرا که ثابت بودن سرعت نور نیاز به فضای خلأ مطلق دارد.از دیدگاه انیشتین برای دستیابی به خلأ، تخلیه حجمی از فضا از اتم ها ،مولکول ها و ذرات کافی نیست ،بلکه باید بتوان از میدان گرانشی نیز رهایی یافت .

از این رو دراین مقاله اثر میدان گرانشی خورشید برحرکت مداری مرکز -محور ماه حذف می شود و طبق فرمولی که قرآن کریم ارائه کرده ،رابطه استاندارد مرجعی برای بزرگترین سرعت کهکشانی بیان می شود.(4)

 

حرکت مدار ماه در قرآن

چهارده قرن پیش ،قرآن ،کتاب مقدس مسلمانان از سوی خداوند برای هدایت بشریت به پیامبراسلام وحی شد.

مسلمانان از تقویم قمری برای محاسبه زمان استفاده می کنند .قرآن کریم می فرماید :«او (خداوند )همان کسی است که خورشید را درخشان و ماه را تابناک قرار داد و برای ماه جایگاه هایی قرار داد تا شما سال ها و محاسبه آنها را بدانید .خداوند همه اینها را نیافرید مگربه حق .و او اینچنین نشانه هایش را برای خردمندان بیان می کند ».

(یونس آیه 5).(5)

سال قمری دوازده ماه است و هر ماه با دوران کامل حول زمین تعریف می شود .قرآن کریم این مدارحرکت ماه را این چنین بیان می کند :«و او (خداوند )کسی است که شب وروز و خورشید و ماه را آفرید ؛که هر کدام در مدارخویش شناوراند ».(انبیاءآیه33)

همانگونه که مشاهده می شود ،وجود مدارحرکتی برای هریک از اجرام آسمانی مانند ماه و خورشید یک حقیقت جالب علمی است که دراین آیه شریفه بیان شده ،حقیقتی که تنها چند صد سال پیش توسط دانش نوین کشف شد.(6,7)

امروزه مفهوم سال قمری گستردگی وسیعی پیدا کرده است ،همانگونه که می دانیم ،ماه نزدیک ترین همسایه و همراه ما در فضا است. غالبا گفته می شود که زمین و ماه یک مجموعه سیاره دوقلو را تشکیل داده اند. همچنان که ماه در مدار خود دور زمین دوران می کند، تغییر در موقعیت های نسبی ماه ،زمین و خورشید باعث تشکیل فازهای گوناگون ماه می شود. فاصله زمانی بین دو ماه نو 29,53روز است و ماه تقویمی نامیده می شود. با توجه به گردش زمین و ماه به دورخورشید ،موقعیت ماه نسبت به ستارگان تغییر می کند .مدت زمانی که ماه به همان موقعیت قبلی خود (از دیدگاه ناظر روی زمین )باز می گردد را ماه نجومی (برابر 27,32روز )می نامند که نمایانگر کل زمان واقعی گردش ماه در مدارخویش است.مدارماه نیز تقریباً دایره ای شکل بوده و شعاع متوسطی برابر384264کیلومتر دارد.

 

جدول 1مقادیر مربوط به زمانهای ماه قمری و روز زمینی

مدت	نجومی	تقویمی
ماه قمری	27،321661روز =655،71986ساعت	29،53059
روز زمینی	23ساعت و 56 دقیقه و 4،0906ثانیه=86164،09063	24ساعت=86400ثانیه

 

هدف از این کار تعیین بزرگترین سرعت فیزیکی است که در آیات قرآن به آن اشاره شده است .دراین محاسبات لازم است از سیستم مختصات ثابت نسبت به ستارگان استفاده شود ،لذا از مقادیر مربوط به ماه قمری و روز نجومی بهره گرفته خواهد شد.

طول مدار گردش ماه و زمان یک روز زمینی مطابق با این آیه شگفت انگیز می تواند بیانگرسرعت ثابت و جهانی یک امر کیهانی باشد.«(خداوند)امر گیتی را از آسمانها به زمین فرمانروایی می نماید .آنگاه این امر درفاصله یک روز که معادل هزار سال مطابق با محاسبه شما است به سوی او حرکت می کند ».(سجده ،5)این آیه شریفه با ارجاع به یک امرجهانی که خداوند می آفریند و فرمان می دهد آغاز می شود.این امر درکل کهکشان حرکت می کند ،به گونه ای که در یک روز مسافتی را می پیماید که ماه طی هزار سال قمری (یعنی 12000ماه نجومی )طی می کند .اکنون می توان سرعت حرکت این امر را محاسبه نمود .رابطه استنباط شده از آیه شریفه فوق را می توان به صورت زیر نوشت:

مسافتی که امرکیهانی در خلأطی یک روز نجومی می پیماید معادل 12000برابر طول مدار دوران ماه دور زمین یعنی :

ct=12000L

که درآن Cسرعت امر کیهانی ،tزمان یک روز نجومی (که برابر است با زمان یک دوران کامل زمین حول محور خود نسبت به سیستم مختصات ثابت ،نسبت به ستارگان که برابر با 23ساعت و 56دقیقه و 4,0906ثانیه 86164,0906=ثانیه است )و Lبرابراست با مسافتی که ماه در یکماه نجومی دور زمین دوران می کند ؛به عبارتی Lبرابر با طول کل مداردوران ماه حول زمین بوده بدون آنکه تداخل های حرکت مارپیچی ناشی از دوران زمین حول خورشید در نظر گرفته شود ؛به بیان دیگر طول مدارماه بدون در نظر گرفتن میدان گرانشی خورشید محاسبه می شود.

چنانچه Vسرعت مداری متوسط اندازه گیری شده ماه باشد ،که از شعاع متوسط مدار دوران ماه ،Rبه دست آمده و نسبت به زمین درحال دورانی انتقالی ،اندازه گیری می شود،آنگاه می توان نوشت :

(2) V=2

با جایگذاری R=384264وT(ماه قمری نجومی )برابر با 655,71986ساعت ،مقدار Vبه دست می آید:

v=2×3،1416×384264/655،71987=3682،.7km/hr

این مقدار درکتاب های علمی دانش نجوم موجود بوده و سازمان تحقیقات فضایی آمریکا (NASA)آن را پذیرفته است .(8)زاویه a(شکل 1)زاویه ای است که سامانه زمین -ماه طی مدت یک ماه نجومی (برابر 27,321661روز)حول خورشید طی می کند.با داشتن مدت زمان دوران کامل زمین حول خورشید (یا یک سال شمسی برابر با 365,25636روز )می توان مقدارaرا محاسبه کرد :

a=27،321661×360/365،25636=26،92848

از این رو زاویه aثابت مشخص این سامانه بوده و بستگی به زمان ماه و سال دارد. از آنجا که وجود خورشید موجب بروز تغییراتی درخواص هندسی مکان و زمان می شود ،لازم است تا اثرات گرانشی آن بر سامانه زمین -ماه را حذف کرد تا شرط اعتبارحکم دوم نسبیت خاص برقرار شود .به عبارت دیگر باید حرکت دوران ماه حول زمین را بدون درنظر گرفتن حرکت سامانه زمین -ماه حول خورشید درنظر گرفت .بنابراین مؤلفه سرعت V0=V cos aبیانگرسرعت مداری است (همانگونه که در شکل 1 نشان داده شده )و برای محاسبه طول کل مدار ماه Lبا فرض ثابت بودن زمین به کار می رود.

(3) L=V cos a×T

از روابط (1)و (3) طبق این آیه شریفه قرآن فرمول جدیدی برای سامانه زمین -ماه می توان ارائه کرد:

ct=12000, Vcos a×T(4)=

5)c=12000 Vcos a×T/t

باجایگذاری مقادیر tوTاز جدول 1برای مقادیر نجومی و مقدار سرعت مداری ماه برابر V=3682,07km/hrکه توسط ناسا اندازه گیری شده و مقدار cos a=cos 26,92848=089157،می توان سرعت امرآسمانی را از رابطه(5)که توسط قرآن کریم بیان شده محاسبه نمود .

c=12000×3682,07× 0,89157×655,71986 /86164,0906

=>c=299792,5km/s

با مراجعه به مقدار پذیرفته شده جهانی سرعت نور c=299792,458km/sانطباق حیرت انگیزی دیده می شود.می توان نتیجه گرفت که امر پروردگار که در این آیه شریفه اشاره شده مشابه نور بوده و با سرعت حداکثر درخلأحرکت می کند ؛همانند تمامی امواج الکترومغناطیس ،امواج گرانشی و نوترینوها که با این سرعت بیشینه در کهکشان هاحرکت می کنند.

باید اشاره کرد که هیچ مشاهده علمی مبنی بر متغیربودن سرعت نورنسبت به زمان وجود ندارد. اصل ثبات سرعت نور در نظریه نسبیت خاص ارتباط جالبی با مکانیک فضایی سامانه زمین -ماه پیدا می کند .با مراجعه به رابطه (4)و جایگذاری سرعت Vاز رابطه (2)می توان شعاع متوسط مدار دوران ماه را به دست آورد.

R=C/12000×2 cosa×t(6

به این ترتیب شعاع متوسط مدار دوران ماه Rمستقیماًبا مدت زمان روز زمینی به این ترتیبtمتناسب است .این نتیجه جدید که از فرمول قرآنی فوق استنباط می شود بسیار مهم بوده و در واقع قانون بقای مومنتوم در سامانه زمین ماه را بیان می کند .همچنین تأثیراثرکشندگی و تغییرات جاذبه بر این سامانه را نیزبیان می کند (9)

مطابق با نظریه کیهان شناسی دیراک ،ثابت جهانی گرانش Gباید نسبت به زمان متغیر باشد ،یعنی با گذشت عمرجهان Tطبق رابطه دیراک از مقدار آن کاسته شود [10،11]

که در آن eبار الکترون و mوpبه ترتیب جرم های الکترون و پروتون است.مطابق قانون نیوتون ،تغییرات گرانش بر شعاع مدار دوران ماه مطابق با رابطه زیر تأثیر می گذارد:

R=h2%m2M×1%G(8)

که درآن hمومنتوم زاویه ای ماه حول زمین و mوM نسبت به زمان ثابت باقی می ماند ،شعاع Rنسبت معکوس با مقدار Gپیدا می کند .به این ترتیب ارتباط دادن سه رابطه آخرمی تواند انجام مطالعات آتی در زمینه کیهان شناسی را تسهیل کند.

نتیجه

دستیابی به یک رابطه جدید نجومی میان شعاع مداردوران ماه Rو زمان روز زمینی tکه برمبنای تفسیرنسبیتی ،از یکی از آیات قرآن درزمینه کیهان شناسی برداشت می شود،موضوعی بسیارحائزاهمیت و درخور توجه است.این آیه شریفه در واقع اشاره ای به بزرگترین سرعت گیتی یا همان سرعت نوردرخلأ دارد. این مقاله جهانی بودن و ثابت بودن مقدار اساسی بزرگترین سرعت کیهانی را اثبات کرده ،نشان می دهد که قرآن کریم کتاب بسیار ارزشمندی بوده که مطالعه آن باید با دقت و تیزبینی خاصی انجام شود ؛چرا که پدید آورنده آن ،همان خالق گیتی است.

کتابنامه:

1.Rush J H,The speed of light,Scientific American p 67,August,1955

2.Halliday and Resnick ,Physics,John Wiley and Sons Inc,New York, 1996

3.Filonovich S.R,The Greatest Speed,Mir Publishers Moscow1986

4.Pauli W., Theory of Relativity,Pergmann Press,Oxford,1958

5.Yusuf,Ali,The meaning of the Glorious Quran,Dar Al-Kitab Al Masry

6.Mansour,Hassab and EL-Naby,The GLorious Quran and Modern Science,General Egyptian Book Organization Boulac Cairo,1990.

7.Bucaill,Maurice,The Bible, The Quran and Science, North Imerican Trust Publication,1979

8.Mitton J.,Astronomy,Faber and Faber London,P.20,1978

9.Long Charles E.,Discovering the universe Harper&Row Publishers,P.63,1980

10.Illingworth Valerie,Macmillan Dictionary of Astronomy,The Macmillan Press Ltd.,London,1985

11.Narlikar J.,The Structure of the Universe,Oxford Univ.Press,P.139,172,175,1977

منبع:

نشریه مجموعه مقالات قران و علم، نویسندگان:احسان کوثری نیا* زهرا اخوان صفایی