تفسیر علمی قرآن و نورشناسی
فهرست این نوشتار:
قرآن و نورشناسی OPTICS
مطرح شدن سرعتی برابر با سرعت نور در قرآن کریم
«نور آن چنان سريع حركت مي كند كه در تجربيات روزمره اصلاً نمي شود دريافت كه سرعت نور هم حدي دارد و نامتناهي نيست. حتي طرح اين سؤال كه نور با چه سرعتي حركت مي كند بصيرت زيادي مي خواهد. اولين كسي كه اين سؤال را مطرح و براي اندازه گيري آن آزمايش طراحي كرد، «گاليله» (1564-1642) ستاره شناس، رياضي دان و فيزيك دان ايتاليايي در سال 1638 ميلادي بود اما در اين زمينه موفقيتي به دست نياورد.
در سال 1675 «رومر» (1644-1710) منجم دانماركي با رصدهايي از اقمار مشتري سرعت نور را برابر با 108×2 متر بر ثانيه نتيجه گرفت. تقريباً پنجاه سال بعد «جيمز برادلي» (1693-1762) منجم انگليسي با رصدهايي متفاوت براي سرعت نور، مقداري برابر با 108×3 متر بر ثانيه به دست آورد.
در سال 1849 «لويي فيزو» (1819-1896) فيزيكدان فرانسوي براي اولين بار با يك روش غير نجومي و با استفاده از چرخ دندانه و چند آينه و عدسي، در مسافتي هشت كيلومتري سرعت نور را اندازه گيري كرد و مقداري برابر با 108×3.13 متر بر ثانيه به دست آورد. بعدها «ژان برنارلئون فوكو» (1819-1868) ديگر فيزيكدان فرانسوي با نشاندن يك آينه دوار به جاي چرخ دندانه دار، روش فيزو را بهبود عمده اي بخشيد و مقدار 108×2.98 متر بر ثانيه را براي سرعت نور به دست آورد.
«مايكلسون» (1852-1931) فيزيك دان آمريكايي طي مجموعه آزمايش هاي مفصلي كه پنجاه سال ادامه داشت، براي اندازه گيري سرعت نور از همين روش استفاده كرد.
بعد از ارائه نظريه الكترومغناطيس توسط «ماكسوِل» (1831-1879) فيزيك دان اسكاتلندي مشخص شد كه نور جزء مرئي طيف تابش الكترومغناطيسي است كه گستره طول موجي برابر با 430 نانومتر براي نور بنفش تا 690 نانومتر براي نور قرمز را شامل مي شود و سرعت امواج آن در فضاي تهي براي تمام طيف الكترومغناطيسي يكسان و برابر با c است.
دقيق ترين مقداري كه براي c تاكنون اندازه گيري شده است، مربوط به آزمايش اِوِنسون و همكارانش در مؤسسه استانداردها واقع در بولدر، كلرادوي آمريكا79 است كه در سال 1972 با استفاده از ليزر هليوم- نئون و ساعت اتمي سزيوم كه براي تعريف ثانيه به كار مي رود مقدار c را برابر با 0.0012±299792.4574 به دست آورند»80.
توسط يكي از دانشمندان معاصر اسلامي به نام «دكتر منصور حَسَّب النبي» (Dr. Mansour Hassab-Elnaby) (1931-؟)، استاد فيزيك دانشگاه عين شمس مصر در دسامبر 1989 ميلادي81 اين مسأله مطرح شده است كه با انجام دادن محاسباتي از روي آيات قرآني مي توان به سرعتي برابر با سرعت نور دست يافت. استدلال ايشان بر آيه 5 سوره مباركه سجده استوار است. در اين آيه آمده است: «يُدَبِّرُ الْأَمْرَ مِنَ السَّماءِ إِلَي الْأَرْضِ ثُمَّ يَعْرُجُ إِلَيْهِ في يَوْمٍ كانَ مِقْدارُهُ أَلْفَ سَنَةٍ مِمَّا تَعُدُّونَ»؛ «امور اين جهان را از آسمان به سوي زمين تدبير مى كند سپس در روزي كه مقدار آن هزار سال از سال هايي است كه شما مى شمريد به سوي او بالا مى رود».
مطابق اين آیه، مسافتی که «أمر الهي» هنگام عروج از زمين82 در يك روز طی می کند، برابر است با مسافت طي شده توسط ماه (يعني قمر كره زمين) در 1000 سال يا همان 12000 ماه. با توجه به اين كه مسافت نيز برابر است با حاصل ضرب سرعت در زمان، مي توان نوشت:
(رابطه 1) 12000 c × t = L ×
كه در اينجا c: سرعت امر الهي در حال عروج از زمين، t: مدت زمان يك روز نجومي و مقدار آن برابر با 86164.0906 ثانيه است و L: طول مسير حركت كره ماه در مدت زمان يك ماه نجومي است (شكل 17).
شکل 17- مسير حركت ماه در مدت زمان يك ماه نجومي، يك منحني به طول L است.
مطابق رابطه 1، براي به دست آوردن c تنها مجهول ما L است كه كافي است آن را محاسبه كرده و در اين رابطه قرار دهيم. با انجام محاسبات بر اساس سيستم نجومي (sidereal period) كه در اين سيستم، موقعيت اجرام سماوي نسبت به ستارگان دوردست سنجيده مي شود، و ما از بيان تفصيلي آن محاسبات در اين جا، خودداري مي كنيم، مقدار L مساوي با 2152612336 متر به دست مي آيد83.
اكنون مي توانيم با توجه به رابطه 1، c را محاسبه كنيم:
c = 12000L/t = (12000 × 2152612336 m) / 86164.0906 s = 299792498 m/s =299792.498 km/s
حال اگر اين مقدار را با مقدار اندازه گيري شده براي سرعت نور يعني km/s0.0012±299792.4574 مقايسه كنيم تطابق شگفت انگيزي را مشاهده مي كنيم.
با توجه به نقدهاي صورت گرفته و جواب هاي داده شده به آن ها84 و با درست فرض كردن فرمول ها و مقادير به كار برده شده در محاسبه L مانند شعاع ميانگين مدار ماه به دور زمين بر اساس منابع معرفي شده از سوي دكتر حسب النبي نتيجه مي گيريم كه در قرآن كريم واقعيت علمي بسيار جالب توجهي مطرح شده كه قرن ها بعد فيزيك دانان با سعي و كوشش فراوان توانسته اند به آن دست يابند.
از اين رو اين قضيه، شرط اعجاز علمي بودن را حائز است و از سوي ديگر چون كه از سنخ دلالتهای التزامی قابل تطبیق بر ظاهر قرآن است مي توان گفت كه اين شرط تفسير علمي معتبر85 را نيز دارا است. بنابراين در آيه 5 سوره مباركه سجده عظمت قرآن، به خوبي قابل مشاهده است و دليلي است بر نازل شدن آن از سوي خداوند متعال.
پدیده جذب و پراکندگی نور در آب دریاها
در قرآن كريم آيه اي وجود دارد كه اشاره به يك رخداد فيزيكي در دريا هاي عميق و اقيانوس ها دارد و آن رفتار نور در اين آب ها است. خداوند متعال در آيه چهلم سوره مباركه نور می فرماید: «أَوْ كَظُلُماتٍ في بَحْرٍ لُجِّيٍّ يَغْشاهُ مَوْجٌ مِنْ فَوْقِهِ مَوْجٌ مِنْ فَوْقِهِ سَحابٌ ظُلُماتٌ بَعْضُها فَوْقَ بَعْضٍ إِذا أَخْرَجَ يَدَهُ لَمْ يَكَدْ يَراها وَ مَنْ لَمْ يَجْعَلِ اللَّهُ لَهُ نُوراً فَما لَهُ مِنْ نُور»، يا همچون ظلماتي در يك دريي عميق و پهناور كه موج آن را پوشانده، و بر فراز آن موج ديگري، و بر فراز آن ابري تاريك است ظلمت هايي است يكي بر فراز ديگري، آن گونه كه هر گاه دست خود را خارج كند ممكن نيست آن را ببيند! و كسي كه خدا نوري بري او قرار نداده، نوري بري او نيست) .
«لُجّي» در اصل از ماده «لجاج» به معني پى گيري كردن كاري است (كه معمولاً در مورد كارهي نادرست گفته مى شود)؛ سپس به پى گيري امواج دريا و قرار گرفتن آنها پشت سر هم گفته شده است86 و از آنجا كه دريا هر قدر عميق تر و گسترده تر باشد امواجش بيشتر است اين واژه در مورد درياهي عميق و پهناور به كار مى رود87؛ آن چنان عميق كه قعر آن درك نشود88.
«لم يكد يراها» هم براي «نفي ديدن» است و هم براي «نفي نزديكي و امكان پذير بودن ديدن»؛ چرا كه «كاد يراها» معني «نزديك است كه ببيند» را دارد و امكان پذير بودن ديدن را مي رساند. از اين رو وقتي حرف نافيه «لَمْ» بر سر آن بيايد هم به معني «لا يراها» است كه هم نفي ديدن را مي فهماند و هم به معني «لا يقارب رؤيتها» است كه عدم امكان پذير بودن ديدن را مي رساند89.
اين آيه به همراه آيه قبل از آن، به توصيف حقيقت اعمال كافران مي پردازد. در اين آيه براي بيان حالات كافران، از تشبيهي استفاده شده كه حاوي نكته علمي جالبي است و آن اشاره به تاريكي هاي اعماق درياها است؛ آن چنان تاريك كه اگر شخص، دست خود را در مقابل صورت خود بگيرد، قادر به مشاهده آن نخواهد بود. اين بدان معنا است كه در اعماق درياها، شدت نور آن قدر تضعيف مي شود كه ديگر چشم انسان را تحت تأثير قرار نمي دهد و انسان نمي تواند محيط پيرامون خود را ببيند.
منبع نور و روشنايي براي آب اقيانوس ها نور خورشيد است. براي پي بردن به چگونگي تاريك شدن اعماق، در حالي كه آب در نگاه اول شفاف به نظر مي رسد، نياز است كه رفتار نور خورشيد را از بدو رسيدن آن به سطح آب، مورد بررسي قرار دهيم.
نور همانند هر موج الكترومغناطيسي ديگر از دو ميدان الكتريكي و مغناطيسي عمود بر هم تشكيل شده است. البته ميدان الكتريكي آن به مراتب قوي تر از ميدان مغناطيسي است؛ از اين رو در برهم كنش نور با مواد غير مغناطيسي از جمله آب، اين ميدان الكتريكي است كه نقش مهم تري ايفا مي كند90. ميدان الكتريكي نور، با الكترون هاي درون مواد اندركنش مي كند و باعث ارتعاش آن ها و گاهي هم موجب برانگيخته شدن اتم مي شود. اتم تحريك شده هم مي تواند در حضور تابش، القاء شود و يك فوتون بگسيلد و به حالت با انرژي پايين فرو افتد91.
به طور كلي، اتم ها و مولكول هاي تشكيل دهنده مواد از چند طريق، بر روي نور و به طور كلي امواج الكترومغناطيسي، اثر مي گذارند:
1- انعكاس (Reflection): در سطح ماده هنگام ورود نور به درون آن، مقداري از آن به درون محيط اول، بازتابيده مي شود، همانند اتفاقي كه در سطح آينه اتفاق مي افتد.
2- جذب (Absorption): مهم ترين پروسه، هنگام عبور نور از درون ماده است و در كل باعث كاهش شدت نور و تغيير در خواص ماده يا توليد حرارت مي شود. جذب نور در آب، بستگي به خواص ذاتي آب، مانند مقدار ارتعاشات اتم هاي هيدروژن در مولكول آب دارد. البته توسط ذرات معلق و رنگدانه هاي فيتوپلانكتوني (phytoplankton pigments) هم جذب صورت مي گيرد.
شاید این مطالب را هم بپسندید:
3- پراكندگي (Scattering): در اين فرايند، نور درون ماده از مسير اصلي خود منحرف شده و درون محيط پراكنده مي شود. پراكندگي به طور مستقيم، نور را در آب از بين نمي برد اما احتمال جذب آن را با افزايش طول مسير يا مسافتي كه نور مي پيمايد، افزايش مي دهد. پراكندگي علاوه بر مولكول هاي آب، توسط همه نوع ذره معلق در آب دريا مانند شن هاي بسيار ريز، رنگدانه هاي فيتوپلانكتوني و ذرات غير كلروفيلي (nonchlorophyllous particles) و … هم صورت مي گيرد؛
4- انتقال (Transmission): اگر نور بتواند از درون محيطي كه به آن وارد شده، پس از فرايندهاي پراكندگي و جذب، عبور نمايد و خود را به محيط ديگر برساند، فرايند انتقال رخ داده است. همانند عبور نور از درون شيشه يا يك ليوان آب.
انعكاس نور از سطح آب دريا، مقدار نور ورودي به درون آب را كاهش مي دهد. با توجه به مقدار ضريب شكست آب ()، كه برابر با 1.33 است، و با توجه به روابطی که برای انعکاس نور در کتاب های نورشناسی آمده است، مقدار اين كاهش، 2% است يعني 98% نور عمودي خورشيد به درون آب نفوذ مي كند. بقيه نور ورودي به درون آب تحت تأثير دو فرآيند جذب و پراكندگي، قرار مي گيرد.
به مجموع دو فرايند پراكندگي و جذب كه باعث كاهش شدت نور مي شوند، تضعيف يا ميرايي (Attenuation) مي گويند. جذب و پراكندگي به صورت غير خطي و پيچيده بر تضعيف نور در زير آب اثر متقابل دارند. معادلات فيزيكي حاكم بر انتشار نور در زير آب، معادلات پيچيده اي هستند كه با روش هاي عددي توسط كامپيوتر حل مي شوند اما به رغم پيچيدگي فراوان، اندازه گيري هاي ميداني از شدت پرتو در زير آب، همواره يك كاهش نمايي نسبت به عمق و ضرایب جذب و پراکندگی را نشان مي دهد.
توجه به ضرايب جذب و پراكندگي آب حاوي نكات جالبي است. آب نسبت به طيف الكترومغناطيسي، از پرتو گاما گرفته تا امواج راديويي، ضريب جذب بالايي دارد به همين خاطر اين امواج نمي توانند چندان در آب نفوذ كنند؛ اما به طرز شگفتآوري ضريب جذب آب، نسبت به بخش مرئي اين طيف يعني «نور»، به طور محسوسي پايين است (شكل 18)92.
شکل 18- نمودار ضريب جذب آب براي طيف الكترومغناطيسي
به همين خاطر، آب نسبت به نور مرئي تا حد زيادي شفاف است. اين ويژگي آب بسيار مهم است چرا كه اجازه مي دهد نور به درون آن نفوذ كرده و فتوسنتز در آب هاي دريا رخ داده و چرخه حيات در اقيانوس ها و يا حتي روي كره زمين شكل بگيرد.
البته هر چقدر هم آب در نگاه اول شفاف به نظر برسد، چون كه ضريب جذب آن صفر نيست با افزايش عمق، از شدت نور ورودي به درون آن، رفته رفته كاسته مي شود. اما این کاسته شدن شدت نور، برای تمام نورهای موجود در طیف مرئی، یکسان نیست؛ ضريب جذب آب براي نور قرمز با طول موج 700 نانومتر، حدود پنجاه برابر آن براي نور آبي با طول موج 460 نانومتر و حدود 25 برابر آن براي نور سبز با طول موج 500 نانومتر و حدود 6 برابر آن براي نور زرد با طول موج 580 نانومتر است. به همين خاطر، ميزان نفوذ نور آبي بيشتر از نور سبز و آن هم بيشتر از نور زرد و قرمز است.
بر عكسِ ضريب جذب، ضريب پراكندگي آب براي نور قرمز كمترين و براي نور آبي بيشترين مقدار است. به عنوان مثال، براي طول موج های آبي و قرمز ذكر شده، ضريب پراكندگي نور آبي، 6 برابر بيشتر از نور قرمز است. به همين خاطر نور آبي در محيط بيشتر پخش شده و به آبي رنگ ديده شدن آب دريا ها مي افزايد. البته عمده رنگ آبي درياها به خاطر انعكاس رنگ آبي آسمان است ولي در آسمان هم به خاطر وجود ذرات معلق آب، دقيقاً مشابه همين فرايند باعث آبي شدن رنگ آن مي شود.
با توجه به اين نكات و لحاظ كردن شرايط واقعي مانند جذب و پراكندگي صورت گرفته توسط ذرات معلق در آب و محلول بودن مقادير زيادي املاح در آب دريا كه خواص آن را تا حدي از آب خالص متمايز مي سازد، با استفاده از قوانین فیزیکی حاکم، اين نتايج براي آب دريا به دست مي آيد:
«نور قرمز در همان عمق يك متري آب به طور كامل جذب و از طيف نور مرئي حذف مي شود. در همين عمق يك متري، ميزان شدت كل نور به 50% مقدار اوليه كاهش مي يابد. تا عمق 10 متري، نور زرد هم به طور كلي حذف شده و ميزان شدت نور به 20% مقدار اوليه مي رسد.
نور سبز نهايتاً تا عمق 50 متري نفوذ مي كند و در عمق 70 متري، نور آن قدر ضعيف مي شود كه براي فيتوپلانكتون ها، انرژي لازم براي رشد، توليد مثل و حيات باقي نمي ماند. عمق 100 متري، حد نهايي نفوذ نور آبي است و شدت نور به 0.5% مقدار اوليه مي رسد. از عمق 100 متري به بعد هنوز كاملاً تاريك نيست ولي شدت نور ضعيف است.
در عمق 200 متري، شدت نور، 0.006% مقدار اوليه است. پرتوهاي بسيار ضعيف نور حداكثر تا عمق 1000 متري نفوذ مي كنند و از 1000 متري به پايين، تاريكي مطلق حكمفرما است»93 (شكل 19).
شکل 19- ميزان نفوذ رنگ هاي طيف مرئي در آب
حال اگر با توجه به این نکات علمی به سراغ آیه شریفه برویم با شگفتی تمام شاهد تطابق حیرت انگیز آن با نکات علمی خواهیم بود.
به طور قطع اعماق پايين تر از هزار متري دریا که تاريكي مطلق حكمفرما است، مصداقی برای مكان مورد اشاره قرآن می باشد؛ جايي در درياي عميق، آن قدر تاريك كه اگر شخص دستش را جلوي چشمانش بگيرد، آن را نمی تواند ببیند: «إِذا أَخْرَجَ يَدَهُ لَمْ يَكَدْ يَراها». قطعاً عمق هزار متري، عمقي نيست كه در دسترس انسان در 1400 سال قبل بوده باشد.
انسان بدون استفاده از وسايل غواصي، چند ده متر بيشتر نمي تواند در عمق آب فرو رو رود. امروزه با تمرین های بسیار، غواصان ماهر بدون وسایل کمکی، به سختی به رکورد 101 متری دست یافته اند عمقی که برای بشر دست نیافتنی بود و با تجهيزات كامل غواصي هم به رکورد 273 متری رسیده اند94.
در اعماق آب، علاوه بر مشكل كمبود اكسيژن، فشار آب آن چنان افزايش پيدا مي كند كه از حد تحمل انسان خارج است؛ ضمن اینکه سرمای آب توان حرکت را از انسانی که فاقد تجهیزات لازم باشد سلب می کند. عمق هاي بيشتر، تنها با استفاده از زيردريايي، قابل حصول است كه در دوران معاصر ساخته شده است؛ پس در زمان نزول قرآن و تا قرن ها بعد از آن تا دوران اخير، كسي اعماق زياد دريا را تجربه نكرده بوده كه بتواند از تاريكي هاي ظلماني اعماق دريا خبر دهد و يا از روابط پیچیده حاكم بر انتشار نور در آب باخبر نبوده كه بتواند از طریق محاسبه این امر را پیشگویی نماید .
از این رو ذکر این نکته در قرآن کریم جزء اعجازهای علمی قرآن کریم است.
همچنين در اين آيه، عبارت «ظُلُماتٌ بَعْضُها فَوْقَ بَعْضٍ» مي تواند اشاره اي باشد به حذف يكي پس از ديگر رنگ هاي قرمز تا آبي از طيف نور مرئي و حاكم شدن مرحله به مرحله تاريكي؛ چرا كه حذف هر رنگ از اين طيف با افزايش عمق، به معني كاهش شدت روشنايي يا افزايش تاريكي است.
نکته دیگر، در خصوص اثر امواج بر کاهش شدت نور و افزایش تاریکی است که قرآن متذکر آن شده است: «أَوْ كَظُلُماتٍ في بَحْرٍ لُجِّيٍّ يَغْشاهُ مَوْجٌ مِنْ فَوْقِهِ مَوْج ». همان طور که گفتیم انعکاس، موجب کاهش شدت نور ورودی به یک محیط می شود و در رابطه با آب، میزان کاهش دو درصدی شدت نور که از آن یاد کردیم، برای حالتی است که نور به طور عمودی وارد آب شود اما اگر زاویه فرود پرتوی نور تغییر کند، میزان انعکاس نیز بیشتر شده و نور کمتری وارد محیط می شود.
در مورد سطح آب نیز، وجود تلاطم و امواج می تواند زاویه نور فرودی خورشید به آب را تغییر داده و میزان انعکاس را افزایش داده و باعث شود که شدت کمتری از نور بالای سطح آب، به درون آن نفوذ می کند.
البته در این آیه برای رساندن شدت سیاهی قلب کافران، از اعماق دریایی صحبت می کند که بر فراز آن ابرها سایه انداخته اند: «مِنْ فَوْقِهِ سَحاب »؛ وجود سایه بانی از ابر بر فراز دریا شدت نور اولیه فرودی را کاهش داده و از این رو تاریکی محض در عمق کمتری قابل حصول است؛ با این وجود گزارشی وجود ندارد که از حضور بشر در این تاریکی ها خبر داده باشد. خلاصه كلام اين كه ما در اين آيه، به وضوح اعجاز علمي قرآن را شاهد هستيم.
80 – هاليدي و رزنيك، فیزیک، ج 4، ص 2-8 با تلخیص.
81- منصور حسب النبي، الكون و الاعجاز العلمي في القرآن، قاهره، دارالفكر العربي، 1996، چاپ سوم، ص 115.
82- اين كه ماهيت امر الهي هنگام عروج از زمين چيست در اينجا مورد توجه ما نیست.
83- براي آگاهي از جزئیات انجام محاسبات مربوط به L ر.ك: حسب النبي، الكون و الاعجاز العلمي في القرآن، ص 389 به بعد و همو، اعجاز القرآن في آفاق الزمان و المكان، ص 75 به بعد.
84 – ر.ک: مقاله سید حسین امیدیانی، علی مولائی، اعجاز فیزیکی قرآن، قرآن و علم، شماره 9، صص 33-54.
85 – ر.ک: محمدعلی رضایی اصفهانی، منطق تفسیر قرآن (2)، روش ها و گرایش های تفسیری قرآن، قم، انتشارات جامعة المصطفی العالمیة، 1387، چاپ سوم، ص 233.
86 – المفردات في غريب القرآن، ص 736.
87 – تفسير نمونه ، ج 14، ص 492.
88 – محمد بن مکرم، لسان العرب، ج 2، ص 354.
89 – محمد بن حسن طوسي، التبيان في تفسير القرآن، بيروت، دار الأميرة، 1431، ج 7، ص 361 و فضل بن الحسن طبرسي، مجمع البيان في تفسير القرآن، تهران، انتشارات ناصر خسرو، 1372، چاپ سوم ، ج 7، ص 230.
90 – جان ريتس و فردريك ميلفورد و رابرت كريستي، مباني نظريه الكترومغناطيس، ترجمه جلال صميمي، ابوالقاسم جمشيدي، مسيب جمشيدي پور، ناصر عليزاده قمصري، تهران، مركز نشر دانشگاهي، 1376، چاپ پنجم، ص 484.
91 – گرانت فولز، درآمدي بر نور شناخت نوين، ترجمه احمد كياست پور، جمشيد احبسيان، اصفهان، انتشارات دانشگاه اصفهان، 1378، چاپ سوم، ص 342.
92- http://en.wikipedia.org/wiki/File:Water_absorption_spectrum.png
93- http://tbsecosystemsold.wikispaces.com/Epipelagic+Zone.htm
94- http://en.wikipedia.org/wiki/Free-diving &
منبع: سایت هدانا برگرفته از قرآن و تفسیر علمی.
