محاسبه سرعت نور، معجزه قرآن

محاسبه سرعت نور، معجزه قرآن

چکيده

بالاترين سرعت درجهان طبيعت، يا همان سرعت نور در خلأ درسه آيه از آيات شريفه قرآن کريم (سوره يونس، آيه5 ،سوره انبيا، آيه33 وسوره سجده ،آيه5) اشاره شده که اين مقدار ثابت اساسي جهاني را با حرکت سامانه زمين-ماه بيان فرموده است. تفسيرجديد ومبتني برتئوري نسبيت که از اين تعريف قرآني ارائه شده، مقدار سرعت نور را برابر با C=299792 کيلومتر برثانيه به دست مي دهد،که انطباق حيرت انگيزي با مقدار مورد قبول جهاني آن دارد. اين نتيجه شگفت انگيز،در واقع تأکيدي بر يکپارچگي جهان مادي ،صحّت نظريه نسبيّت خاص وحقّانيت قرآن کريم است.

کليد واژه ها: اعجازعلمي قرآن ، سرعت نور،نظريه نسبيت، سامانه زمين - ماه

مقدمه

سرعت نور درخلأبه تعداد کمي از ثابت هاي اساسي فيزيک مربوط است ؛اگر چه بين همه ثابت هاي اساسي نيز ،اين مقدار از جايگاه پراهميتي برخوردار است ،چراکه در شاخه هاي گوناگون علم فيزيک کاربرد دارد.اغراق نيست اگر گفته شود که داستان تعيين سرعت نور با تاريخ دقيق علم فيزيک برابراست و اين داستان همچنان نيز ادامه دارد .(1)از دوران يونان باستان تا قرون وسطي ،سرعت نور بي نهايت پنداشته مي شد.ارسطو معتقد بود که نور آناً منتشر مي شود!

در قرن يازدهم ميلادي ،يک دانشمند مسلمان به نام «الحسن »،اعلام کرد که سرعت نورعدد محدودي است .

گاليله (1600ميلادي )سعي کرد تا سرعت نور را اندازه گيري کند اما موفق نشد و ابراز کرد که سرعت نور را با استفاده از خسوف هاي قمر مشتري اندازه گيري کرد .او به عدد غيردقيق 215،000کيلومتر بر ثانيه رسيد ،زيرا قطر مدار دوران زمين دقيقاًشناخته نشده بود .از قرن هفدهم ميلادي به بعد ،آزمايش هاي انجام گرفته نشان دهنده پيشرفت روش ها و تکنيک هاي تعيين سرعت نوربوده است (2)

عددي که فرومه به دست آورد تا مدت زيادي به عنوان دقيق ترين مقدار سرعت نور شناخته مي شد،تا اينکه در سال 1983از تداخل سنجي تابش نورليزر براي تعيين دقيق سرعت نوراستفاده شد.مطابق به مؤسسه ملي استاندارد آمريکا سرعت نور برابر است با :C=299792,4574+0,0011km/sو مطابق با آزمايشگاه ملي فيزيک بريتانيا برابراست با : C=299792,4590+0,0008km/s

تعريف جديد متر (واحد طول )نيز دراکتبر 1983درکنفرانس عمومي «اوزان و مقادير »برمبناي سرعت نور به اين صورت ارائه شد :«يک متربرابربا مسافتي است که نور در خلأدر فاصله زماني 1/299792458ام ثانيه مي پيمايد ».تثبيت مقدار سرعت نور پس از تعريف مقدار متر بر اساس آن هنوز به معني آن نيست که داستان اين ثابت بنيادين به پايان رسيده است .(3)پرسش هاي متعدد ديگري درباره رابطه ميان اين ثابت چند وجهي و رمزآلود با نظريه نسبيت وجود دارد.

دستيابي به يک رابطه جديد نجومي ميان شعاع مداردوران ماه Rو زمان روز زميني tکه برمبناي تفسيرنسبيتي ،از يکي از آيات قرآن درزمينه کيهان شناسي برداشت مي شود،موضوعي بسيارحائزاهميت و درخور توجه است.اين آيه شريفه در واقع اشاره اي به بزرگترين سرعت گيتي يا همان سرعت نوردرخلأ دارد.

حکم دوم نظريه نسبيت خاص آلبرت انيشتين (1905ميلادي )مي گويد :«سرعت نور در خلأ در تمامي دستگاه هاي اينرسي و در تمامي جهات ثابت بوده و هيچ وابستگي به سرعت منبع يا سرعت ناظر ندارد »پاؤلي (1958ميلادي )مي گويد که داده هاي به دست آمده از ستارگان دوقلو تا حدي صحت اين حکم را نشان مي دهد .مطابق با نظريه نسبيت عام انيشتين ،(1917ميلادي )قانون ثابت بودن سرعت نور در خلأ نمي تواند در هر شرايطي معتبرباشد چرا که انحناي پرتوهاي نورتنها با متغير بودن سرعت آن امکان پذيراست .انيشتين اين تناقض ميان نظريه هاي نسبيت خاص و عام خويش را در مقاله اش اين چنين برطرف مي کند :(1917ميلادي )«نتايج نظريه نسبيت خاص تنها هنگامي معتبراست که تأثيرميدان هاي گرانشي حذف شود».

شرط اعتبارحکم دوم نظريه نسبيت خاص دراين مقاله گرفته مي شود ،چرا که ثابت بودن سرعت نور نياز به فضاي خلأ مطلق دارد.از ديدگاه انيشتين براي دستيابي به خلأ، تخليه حجمي از فضا از اتم ها ،مولکول ها و ذرات کافي نيست ،بلکه بايد بتوان از ميدان گرانشي نيز رهايي يافت .

از اين رو دراين مقاله اثر ميدان گرانشي خورشيد برحرکت مداري مرکز -محور ماه حذف مي شود و طبق فرمولي که قرآن کريم ارائه کرده ،رابطه استاندارد مرجعي براي بزرگترين سرعت کهکشاني بيان مي شود.(4)

 حرکت مدار ماه در قرآن

چهارده قرن پيش ،قرآن ،کتاب مقدس مسلمانان از سوي خداوند براي هدايت بشريت به پيامبراسلام وحي شد.

مسلمانان از تقويم قمري براي محاسبه زمان استفاده مي کنند .قرآن کريم مي فرمايد :«او (خداوند )همان کسي است که خورشيد را درخشان و ماه را تابناک قرار داد و براي ماه جايگاه هايي قرار داد تا شما سال ها و محاسبه آنها را بدانيد .خداوند همه اينها را نيافريد مگربه حق .و او اينچنين نشانه هايش را براي خردمندان بيان مي کند.(سوره یونس آیه 5) (5)

سال قمري دوازده ماه است و هر ماه با دوران کامل حول زمين تعريف مي شود .قرآن کريم اين مدارحرکت ماه را اين چنين بيان مي کند :«و او (خداوند )کسي است که شب وروز و خورشيد و ماه را آفريد ؛که هر کدام در مدارخويش شناوراند ».(انبياءآيه33)

همانگونه که مشاهده مي شود ،وجود مدارحرکتي براي هريک از اجرام آسماني مانند ماه و خورشيد يک حقيقت جالب علمي است که دراين آيه شريفه بيان شده ،حقيقتي که تنها چند صد سال پيش توسط دانش نوين کشف شد.(6,7)

امروزه مفهوم سال قمري گستردگي وسيعي پيدا کرده است ،همانگونه که مي دانيم ،ماه نزديک ترين همسايه و همراه ما در فضا است. غالبا گفته مي شود که زمين و ماه يک مجموعه سياره دوقلو را تشکيل داده اند. همچنان که ماه در مدار خود دور زمين دوران مي کند، تغيير در موقعيت هاي نسبي ماه ،زمين و خورشيد باعث تشکيل فازهاي گوناگون ماه مي شود. فاصله زماني بين دو ماه نو 29,53روز است و ماه تقويمي ناميده مي شود. با توجه به گردش زمين و ماه به دورخورشيد ،موقعيت ماه نسبت به ستارگان تغيير مي کند .مدت زماني که ماه به همان موقعيت قبلي خود (از ديدگاه ناظر روي زمين )باز مي گردد را ماه نجومي (برابر 27,32روز )مي نامند که نمايانگر کل زمان واقعي گردش ماه در مدارخويش است.مدارماه نيز تقريباً دايره اي شکل بوده و شعاع متوسطي برابر384264کيلومتر دارد.

جدول 1مقادير مربوط به زمانهاي ماه قمري و روز زميني
مدت	نجومي	تقويمي
ماه قمري	27،321661روز =655،71986ساعت	29،53059
روز زميني	23ساعت و 56 دقيقه و 4،0906ثانيه=86164،09063	24ساعت=86400ثانيه

هدف از اين کار تعيين بزرگترين سرعت فيزيکي است که در آيات قرآن به آن اشاره شده است .دراين محاسبات لازم است از سيستم مختصات ثابت نسبت به ستارگان استفاده شود ،لذا از مقادير مربوط به ماه قمري و روز نجومي بهره گرفته خواهد شد.

طول مدار گردش ماه و زمان يک روز زميني مطابق با اين آيه شگفت انگيز مي تواند بيانگرسرعت ثابت و جهاني يک امر کيهاني باشد.«(خداوند)امر گيتي را از آسمانها به زمين فرمانروايي مي نمايد .آنگاه اين امر درفاصله يک روز که معادل هزار سال مطابق با محاسبه شما است به سوي او حرکت مي کند ».(سجده ،5)اين آيه شريفه با ارجاع به يک امرجهاني که خداوند مي آفريند و فرمان مي دهد آغاز مي شود.اين امر درکل کهکشان حرکت مي کند ،به گونه اي که در يک روز مسافتي را مي پيمايد که ماه طي هزار سال قمري (يعني 12000ماه نجومي )طي مي کند .اکنون مي توان سرعت حرکت اين امر را محاسبه نمود .رابطه استنباط شده از آيه شريفه فوق را مي توان به صورت زير نوشت:

مسافتي که امرکيهاني در خلأطي يک روز نجومي مي پيمايد معادل 12000برابر طول مدار دوران ماه دور زمين يعني :

ct=12000L

که درآن Cسرعت امر کيهاني ،tزمان يک روز نجومي (که برابر است با زمان يک دوران کامل زمين حول محور خود نسبت به سيستم مختصات ثابت ،نسبت به ستارگان که برابر با 23ساعت و 56دقيقه و 4,0906ثانيه 86164,0906=ثانيه است )و Lبرابراست با مسافتي که ماه در يکماه نجومي دور زمين دوران مي کند ؛به عبارتي Lبرابر با طول کل مداردوران ماه حول زمين بوده بدون آنکه تداخل هاي حرکت مارپيچي ناشي از دوران زمين حول خورشيد در نظر گرفته شود ؛به بيان ديگر طول مدارماه بدون در نظر گرفتن ميدان گرانشي خورشيد محاسبه مي شود.

چنانچه Vسرعت مداري متوسط اندازه گيري شده ماه باشد ،که از شعاع متوسط مدار دوران ماه ،Rبه دست آمده و نسبت به زمين درحال دوراني انتقالي ،اندازه گيري مي شود،آنگاه مي توان نوشت : (2) V=2

با جايگذاري R=384264وT(ماه قمري نجومي )برابر با 655,71986ساعت ،مقدار Vبه دست مي آيد:  

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

اين مقدار درکتاب هاي علمي دانش نجوم موجود بوده و سازمان تحقيقات فضايي آمريکا (NASA)آن را پذيرفته است .(8)زاويه a(شکل 1)زاويه اي است که سامانه زمين -ماه طي مدت يک ماه نجومي (برابر 27,321661روز)حول خورشيد طي مي کند.با داشتن مدت زمان دوران کامل زمين حول خورشيد (يا يک سال شمسي برابر با 365,25636روز )مي توان مقدارaرا محاسبه کرد :

a=27،321661×360/365،25636=26،92848

از اين رو زاويه aثابت مشخص اين سامانه بوده و بستگي به زمان ماه و سال دارد. از آنجا که وجود خورشيد موجب بروز تغييراتي درخواص هندسي مکان و زمان مي شود ،لازم است تا اثرات گرانشي آن بر سامانه زمين -ماه را حذف کرد تا شرط اعتبارحکم دوم نسبيت خاص برقرار شود .به عبارت ديگر بايد حرکت دوران ماه حول زمين را بدون درنظر گرفتن حرکت سامانه زمين -ماه حول خورشيد درنظر گرفت .بنابراين مؤلفه سرعت V0=V cos aبيانگرسرعت مداري است (همانگونه که در شکل 1 نشان داده شده )و براي محاسبه طول کل مدار ماه Lبا فرض ثابت بودن زمين به کار مي رود.

(3) L=V cos a×T

از روابط (1)و (3) طبق اين آيه شريفه قرآن فرمول جديدي براي سامانه زمين -ماه مي توان ارائه کرد:

ct=12000, Vcos a×T(4)=

5)c=12000 Vcos a×T/t

باجايگذاري مقادير tوTاز جدول 1براي مقادير نجومي و مقدار سرعت مداري ماه برابر V=3682,07km/hrکه توسط ناسا اندازه گيري شده و مقدار cos a=cos 26,92848=089157،مي توان سرعت امرآسماني را از رابطه(5)که توسط قرآن کريم بيان شده محاسبه نمود .

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

=>c=299792,5km/s

با مراجعه به مقدار پذيرفته شده جهاني سرعت نور c=299792,458km/sانطباق حيرت انگيزي ديده مي شود.مي توان نتيجه گرفت که امر پروردگار که در اين آيه شريفه اشاره شده مشابه نور بوده و با سرعت حداکثر درخلأحرکت مي کند ؛همانند تمامي امواج الکترومغناطيس ،امواج گرانشي و نوترينوها که با اين سرعت بيشينه در کهکشان هاحرکت مي کنند.

بايد اشاره کرد که هيچ مشاهده علمي مبني بر متغيربودن سرعت نورنسبت به زمان وجود ندارد. اصل ثبات سرعت نور در نظريه نسبيت خاص ارتباط جالبي با مکانيک فضايي سامانه زمين -ماه پيدا مي کند .با مراجعه به رابطه (4)و جايگذاري سرعت Vاز رابطه (2)مي توان شعاع متوسط مدار دوران ماه را به دست آورد.

R=C/12000×2 cosa×t(6

به اين ترتيب شعاع متوسط مدار دوران ماه Rمستقيماًبا مدت زمان روز زميني به اين ترتيبtمتناسب است .اين نتيجه جديد که از فرمول قرآني فوق استنباط مي شود بسيار مهم بوده و در واقع قانون بقاي مومنتوم در سامانه زمين ماه را بيان مي کند .همچنين تأثيراثرکشندگي و تغييرات جاذبه بر اين سامانه را نيزبيان مي کند (9)

مطابق با نظريه کيهان شناسي ديراک ،ثابت جهاني گرانش Gبايد نسبت به زمان متغير باشد ،يعني با گذشت عمرجهان Tطبق رابطه ديراک از مقدار آن کاسته شود [10،11]

که در آن eبار الکترون و mوpبه ترتيب جرم هاي الکترون و پروتون است.مطابق قانون نيوتون ،تغييرات گرانش بر شعاع مدار دوران ماه مطابق با رابطه زير تأثير مي گذارد:

R=h2%m2M×1%G(8)

که درآن hمومنتوم زاويه اي ماه حول زمين و mوM نسبت به زمان ثابت باقي مي ماند ،شعاع Rنسبت معکوس با مقدار Gپيدا مي کند .به اين ترتيب ارتباط دادن سه رابطه آخرمي تواند انجام مطالعات آتي در زمينه کيهان شناسي را تسهيل کند.

نتيجه

دستيابي به يک رابطه جديد نجومي ميان شعاع مداردوران ماه Rو زمان روز زميني tکه برمبناي تفسيرنسبيتي ،از يکي از آيات قرآن درزمينه کيهان شناسي برداشت مي شود،موضوعي بسيارحائزاهميت و درخور توجه است.اين آيه شريفه در واقع اشاره اي به بزرگترين سرعت گيتي يا همان سرعت نوردرخلأ دارد. اين مقاله جهاني بودن و ثابت بودن مقدار اساسي بزرگترين سرعت کيهاني را اثبات کرده ،نشان مي دهد که قرآن کريم کتاب بسيار ارزشمندي بوده که مطالعه آن بايد با دقت و تيزبيني خاصي انجام شود ؛چرا که پديد آورنده آن ،همان خالق گيتي 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: نشريه مجموعه مقالات قران و علم، نويسندگان:احسان کوثري نيا* زهرا اخوان صفايي