اعجاز قرآن دربارۀ شکل آسمان

کشف انبساط جهان در سال 1929 توسط اخترشناس ادوین هابل انجام شد. این کشف مبتنی بر پدیده "red shift" یا سرخ‌گرایی  در کهکشان‌های دوردست است. سرخ‌گرایی (انتقال به تابش سرخ یا انتقال به سرخ) زمانی رخ می‌دهد که یک جسم با سرعت زیاد از بیننده دور می‌شود و در نتیجه طول موج نور آن افزایش می‌یابد (به شکل 1 مراجعه کنید).

هابل کشف کرد که نور دریافتی از کهکشان‌های دوردست سرخ‌‌تر است، به این معنی که سرعت دور شدن آن‌ها از زمین بیشتر از کهکشان‌های نزدیک است. این نشان می‌دهد که کل جهان، که شامل این کهکشان‌های دوردست نیز می‌شود، در حال دور شدن از ما یا به عبارتی دیگر در حال انبساط است. اما ارتباط این موضوع با سن جهان چیست؟

سرعت نور و تخمین سن جهان

از آنجا که سرعت نور ثابت است و با تقسیم فاصله بر زمان به دست می‌آید، تخمین فاصله ستارگان خاص (ستارگان متغیر نوع سِفئی) با دانستن سرعت نور، به ما زمان دور شدن این ستارگان از زمین را نشان می‌دهد. با اعمال این ایده بر کل جهان که در حال دور شدن از یک نقطه تَکینِگی در نظر گرفته می‌شود، با استفاده از معادلات اضافی و کهکشان‌های دوردست مشاهده شده، سن جهان محاسبه شده است.

هرچه این کهکشان‌ها دورتر به نظر می‌رسیدند، سرخ‌گرایی آن‌ها بیشتر بود و در نتیجه به نظر می‌رسید که با سرعت بیشتری در حال دور شدن هستند. این اولین مدرک مستقیم بود که نشان می‌داد جهان ایستا نیست بلکه در حال انبساط است. با محاسبه زمانی که همه اجرام باید از یک نقطه شروع به دور شدن می‌کردند، اولین برآورد از سن جهان به دست آمد.

سن جهان بر اساس علم

بر اساس علم، سن جهان 0. 11 ± 13. 75 میلیارد است. با این حال، این تنها زمان تخمینی از زمان انفجار بزرگ است. مشخص نیست که قبل از تکینگی که ما آن را انفجار بزرگ (مهبانگ) می‌نامیم چیزی وجود داشته است یا خیر، و همچنین اینکه آیا زمان، خطی است یا خیر، زیرا انبساط تخمین زده شده توسط قانون هابل، انبساط خطی را فرض می‌کند. علاوه بر این، طبق گفته دانشمندان، محاسبه سن جهان تنها در صورتی دقیق است که فرضیه‌های ساخته شده در مدل‌هایی که برای تخمین آن استفاده می‌شود نیز دقیق باشند، با در نظر گرفتن اینکه:
"این محاسبات مبتنی بر این فرض است که مبنای مورد استفاده (مهبانک) صحیح است."

نقد مدل انفجار بزرگ

با این حال، مدل انفجار بزرگ که این محاسبات بر اساس آن انجام شده است، امروزه توسط بسیاری از دانشمندان مورد انتقاد قرار گرفته است. برایان گرین یکی از آن‌هاست. او می‌گوید:
«به عنوان یک مهندس مکانیک، اعتقاد ندارم که انفجار بزرگ به تنهایی قادر به خلق جهان باشد. تصور چنین چیزی هم برای هیچ کس ممکن نیست. انفجار بزرگ را باید لحظه‌ای در نظر گرفت که یا باعث انبساط خودبخودی جهان شد، یا اجزای تشکیل‌دهنده‌ی آن را به انبساط واداشت. فراتر از این چیزی نبوده است. این موضوع به این معنی است که در زمان وقوع انفجار بزرگ، جهان باید شکل دیگری داشته باشد. به نظر من، در نظر گرفتن اینکه جهان در آن زمان دارای شکلی بوده است، اشتباه است یا درست؟ بحث‌های بعدی این موضوع را بیشتر توضیح خواهند داد.

از دیدگاه یک مهندس مکانیک، نگاه به جهان با نگاه یک فیزیکدان متفاوت است. ما جهان را محصولی می‌بینیم که برای تولید شدن نیاز به یک ابزار و مدل تولید دارد. این مدل باید دارای دو ویژگی اساسی باشد:

شکل هندسی: این شکل هندسی بر محصول نهایی اثر گذاشته و ویژگی‌های آن را تعیین می‌کند.

نوع حرکت پویا: این حرکت به محصول انرژی جنبشی می‌بخشد و باعث حرکت آن به شکلی منظم و هدفمند می‌شود.

چالش‌های مدل انفجار بزرگ:

مدل انفجار بزرگ با وجود موفقیت‌های ارزشمند، در توضیح برخی جنبه‌های جهان با مشکلاتی روبرو است. انفجار بزرگ به تنهایی نمی‌تواند شکل‌گیری اشکال معنی‌دار را تبیین کند. بلکه تنها به انبساط و کاهش دما منجر می‌شود. مفهوم گرانش به عنوان نیرویی که اجزای جهان را در کنار هم نگه می‌دارد، به نظر می‌رسد بیشتر برای رفع این کاستی‌ها وارد شده باشد.

علاوه بر این، کشف شتاب گرفتن انبساط جهان در سال 1998، مدل انفجار بزرگ را با چالش جدی روبرو کرده است. توضیح این پدیده با توجه به تضعیف تدریجی نیروی ناشی از انفجار بزرگ دشوار است. همچنین، مدل انفجار بزرگ نمی‌تواند علت توزیع یکنواخت اجزا در سراسر جهان پس از گذشت میلیاردها سال از انفجار را به درستی تبیین کند. هر انفجاری، چه طبیعی و چه مصنوعی، پس از یک دوره انبساط با شتاب، کند می‌شود و نمی‌تواند بعد از گذشت زمان طولانی دوباره شتاب بگیرد.

علاوه بر این، اجزای جهان (اجرام آسمانی و ماده تاریک) پس از کاهش قدرت انبساط انفجار بزرگ، باید دچار سقوط طبیعی می‌شدند، که امروزه شاهد آن نیستیم. بنابراین، هر رویکردی به درک جهان نیازمند یک مدل هندسی پایه‌ای است که بتواند پدیده‌های طبیعی کشف‌شده را تبیین کند. این مدل نه تنها باید مشاهدات موجود را توضیح دهد بلکه باید پدیده‌های ناشناخته را نیز پیش‌بینی کند.

از آنجا که انبساط جهان این ایده را تأیید می‌کند که اگر به عقب برگردیم، جهان باید کوچک‌تر بوده باشد، و همچنین از آنجا که انبساط جهان از اصل ترمودینامیکی کاهش دما (با افزایش اندازه، دما افزایش می‌یابد) پیروی می‌کند که در مورد جهان نیز قابل‌اعمال است، بنابراین مدل فرض‌شده‌ی ما باید به‌طور طبیعی در حال انبساط باشد. اما همان‌طور که کشف سال ۱۹۹۸ نشان می‌دهد، انبساط در حال شتاب گرفتن است و به تبع آن، مدل ما نیز باید به طور طبیعی در حال شتاب گرفتن در انبساط باشد.

اما در مورد توزیع یکنواخت اجزای جهان در سراسر آن چه می‌توان گفت؟

چگونه این اجزا بدون سقوط طبیعی توزیع شده‌اند؟

با جستجو در محیط اطرافمان، متوجه می‌شویم که توزیع یکنواخت اجزا در یک مدل سه‌بعدی، بدون سقوط آن‌ها، با حرکت چرخشی امکان‌پذیر است، همانند توفند یا شکر حل شده در یک لیوان آب.

جهان به مثابه طومار در حال گسترش

بنابراین، یک ویژگی دیگر به مدل خود اضافه می‌کنیم: چرخش. با ترسیم یک مدل دوبعدی در حال چرخش و انبساط، به شکل مارپیچی می‌رسیم و شکل سه‌بعدی آن شبیه به طومار (کاغذ تقریباً تا شده) خواهد بود.

با این تفاسیر، شکل هندسی فرض‌شده برای جهان باید یک طومار مارپیچی در حال گسترش باشد. کهکشان‌های مارپیچی، نشانه‌ای مستقیم از این حرکت چرخشی اولیه هستند. نگاهی به یک طومار در حال گسترش نشان می‌دهد که با رها شدن از حالت تاخورده، شتاب انبساط آن آشکار می‌شود. در عین حال، اجزای درون آن، بدون افتادن، توزیع می‌شوند و این حرکت با حرکت اجرام آسمانی در سراسر جهان هماهنگی دارد.

پیش از محاسبه‌ی سن واقعی چنین جهانی، باید به خاطر داشته باشیم که نور ابزار اصلی ما برای اندازه‌گیری است. اما حرکت این جهان برخلاف حرکت ناشی از انفجار بزرگ، خطی و مستقیم نیست، بلکه مارپیچی لگاریتمی است.

بر اساس نتایج به دست آمده از تفسیر نسبیت عام توسط سر آرتور ادینگتون، نور در فضایی غیرخطی (فضازمان) به صورت مستقیم حرکت نمی‌کند. نوری که انتظار می‌رود به صورت خطی حرکت کند، هنگام عبور از میدان گرانشی قوی خمیده، مسیری منحنی را طی می‌کند (شکل ۲).

همانطور که می‌دانیم، نور هنگام عبور از بین دو محیط با چگالی متفاوت، مانند هوا به آب، دچار انحراف می‌شود. حال تصور کنید نور از میان محیط‌های مختلف با چگالی‌های رو به افزایش عبور کند. در چنین وضعیتی، نور انحراف زیادی پیدا خواهد کرد و از دور به نظر می‌رسد که مسیر آن خمیده است. همچنین ثابت شده است که نوری که از پشت کهکشان‌ها به سمت ما می‌تابد، در اثر فضای خمیده اطراف کهکشان دچار تقسیم (پخش) می‌شود و در نهایت به صورت عدسی نور در تلسکوپ‌های ما ظاهر می‌شود (شکل ۳).

یکی دیگر از پدیده‌های مرتبط با انحراف مسیر نور، پدیده خمش نور است (نوری که از نقطه‌ی آبی (شکل ۴) در نزدیکی جسم فشرده (خاکستری رنگ) ساطع می‌شود). پدیده دیگری که ارتباط نزدیکی با خمش نور دارد، «تأخیر زمانی گرانشی» (یا اثر شاپیرو) است. این پدیده به این معنی است که سیگنال‌های نور هنگام عبور از میدان گرانشی، نسبت به حالتی که میدان گرانشی وجود ندارد، زمان بیشتری برای پیمودن مسیر نیاز دارند. آزمایش‌های موفق متعددی برای تأیید این پیش‌بینی انجام شده است. در فرمول‌بندی پس از نیوتنی پارامتری (PPN)، اندازه‌گیری‌های مربوط به هر دوی خمش نور و تأخیر زمانی گرانشی، پارامتری به نام γ را تعیین می‌کنند که تأثیر گرانش بر هندسه فضا را نشان می‌دهد (منبع: ویل، ۱۹۹۳، بخش ۷.۱ و ۷.۲).

پیچ و خم مسیر نور در جهان طومارگونه

بنابراین، نور در حین حرکت در سراسر جهان، بسته به شکل و شدت میدان گرانشی، می‌تواند خم شود، منحرف شود و دچار تأخیر شود. عبور نور از کنار یا درون میدان گرانشی باعث ایجاد خمیدگی شدید در فضا-زمان می‌شود که ناشی از تمرکز توده‌های عظیم جرم است.

این به معنای خم شدن مسیر نور در فضا است، هنگامی که چگالی ساختار کیهان (فضا-زمان) در حال تغییر است. بنابراین می‌توانیم فرض کنیم که اگر ساختار کیهان را در فضا به گونه‌ای بچرخانیم که چگالی آن به تدریج از نقطه‌ای به نقطه دیگر در امتداد فضای پیچ‌خورده افزایش یابد، مسیر نور نیز پیچ می‌خورد.

حالا تأثیر کل یک جهان مارپیچی خمیده بر پرتو نوری که از مرزهای جهان به سمت زمین ما حرکت می‌کند، چیست؟

اگر آسمان‌ها به صورت طومار پیچیده شده و در یک مسیر مارپیچی در حال انبساط باشند، می‌توان فرض کرد که مسیر نور در فواصل نجومی عظیم به شکل مارپیچ پیچ می‌خورد. این بدان معناست که سن واقعی جهان که اندازه‌گیری می‌کنیم، ممکن است با سن واقعی آن تفاوت داشته باشد. چرا؟

از آنجایی که نور از زمان وقوع انفجار بزرگ یا ظهور نور اولین ستارگان تا رسیدن به ما، در یک مسیر مارپیچی حرکت می‌کند و نه در یک مسیر مستقیم خطی، این به معنای طی کردن مسیری طولانی‌تر نسبت به مسیر مستقیم است. اما چگونه می‌توانیم گام (میزان پیچیدگی) مسیر مارپیچی نور را برای اندازه‌گیری طول واقعی آن تعیین کنیم؟

اگر یک کاغذ برداریم و بررسی کنیم که چه نوع شکل مارپیچی با باز شدن آن به وجود می‌آید، متوجه می‌شویم که فاصله و سرعت هر نقطه‌ای در مسیر مارپیچی کاغذ در حال دور شدن از مرکز به صورت لگاریتمی افزایش می‌یابد. این نوع مسیر مارپیچی، مارپیچ لگاریتمی نامیده می‌شود.

به عنوان مثال، در شکل ۵، اگر از مرکز (A) به نقطه (C) به صورت خطی حرکت کنیم، ۹ واحد فاصله را طی می‌کنیم. در حالی که با طی کردن مسیر مارپیچی، حدود ۲۷ واحد فاصله را طی خواهیم کرد. همچنین مشاهده می‌کنیم که با هر دور از مسیر مارپیچی که از مرکز دور می‌شویم، ۳ برابر فاصله مستقیم را نسبت به دور قبلی طی می‌کنیم، به این معنی که با هر دور، به صورت لگاریتمی از مرکز دورتر می‌شویم. این گام‌ها (فواصل) برابر نیستند، بلکه افزایش می‌یابند، زیرا شتاب انبساط مارپیچ لگاریتمی در حال افزایش است.

تمام موجودات طبیعی که مسیری مارپیچی را طی می‌کنند، از یک مارپیچ لگاریتمی پیروی می‌کنند. اما در مورد جهان، ما از شیب مسیر مارپیچی لگاریتمی طومار آسمان‌ها اطلاعی نداریم. با این حال، اگر این مسیر مارپیچی بر کهکشان‌های مارپیچی تأثیر گذاشته و ردپایی از خود بر جای گذاشته باشد، می‌توانیم کهکشان خود را به عنوان اولین مثال در نظر بگیریم.

همانطور که می‌دانیم، شیب مسیر مارپیچی کهکشان ما تقریباً برابر با ۱۲ در نظر گرفته می‌شود. در شکل ۴، شیب مارپیچ لگاریتمی برابر با ۱۰ است که نزدیک به مقدار شیب کهکشان ماست. اگر فرض کنیم در نقطه (A) یک منبع نور وجود داشته باشد و ما آن را از نقطه (C) مشاهده کنیم، در صورت طی کردن مسیر مستقیم، شاهد عبور آن از ۹ واحد فاصله خواهیم بود. اما اگر این نور مسیری خمیده را در امتداد مسیر مارپیچی سراسر جهان در ساختار کیهان طی کند (همانطور که انتظار می‌رود و شبیه آنچه در شکل ۵ نشان داده شده)، این نور تا رسیدن به زمین باید ۲۷ واحد فاصله را طی کند و بنابراین، رسیدن آن به زمین ۳ برابر زمان بیشتری طول می‌کشد در مقایسه با زمانی که نور از طریق مسیر مستقیم حرکت می‌کند. به عبارت دیگر، رسیدن نور به نقطه (C) با تأخیر مواجه می‌شود و در نتیجه، سنی بالاتر برای جهان اندازه‌گیری خواهد شد.

این بدان معناست که برای همان شکل مارپیچی در شکل ۵، اگر فاصله مستقیم بین نقاط (A) و (C) برابر با ۴.۵۶۷ واحد (که هر واحد معادل ۱ میلیارد سال است) باشد، طول مسیر مارپیچی بین نقاط (A) و (C) ۳ برابر ۴.۵۶۷ واحد خواهد بود، که برابر با ۱۳.۷۰۱ واحد یا ۱۳.۷۰۱ میلیارد سال می‌شود. این عدد، سن فعلی جهان ما در نظر گرفته می‌شود، در حالی که عدد اول، سنی تقریباً معادل سن زمین و به عنوان قدیمی‌ترین اجزای جامد شناخته شده درون شهاب‌سنگ‌ها است که در منظومه شمسی و همزمان با شکل‌گیری زمین پدید آمده‌اند. اگر عدد ۱۳.۷۰۱ میلیارد سال اندازه‌گیری شده را بر سن علمی محاسبه‌شده‌ی جهان تقسیم کنیم، حاصل برابر با ۹۹.۶۴ درصد خواهد شد.

آیا نور ما چنین مسیر مارپیچی‌ای را طی کرده است که رسیدن آن به ما با تأخیری ۳ برابری زمان واقعی برای رسیدن به ما از طریق مسیر مستقیم بین ما و اولین تابش نور جهان همراه بوده و در نتیجه، سنی ۳ برابر سن واقعی جهان را اندازه‌گیری می‌کند؟ با چنین نتیجه‌گیری‌ای، آیا سن جهان واقعاً برابر با سن زمین است؟

اما اگر سن زمین برابر با سن جهان باشد، زمین از کجا آمده است، با توجه به اینکه فرض بر این است که زمین ۹ میلیارد سال پس از خلقت جهان، از خورشید شکل گرفته است؟ در این مرحله لازم به ذکر است که شکل‌گیری زمین از خورشید یک فرضیه علمی است که با دانستن این موضوع می‌توان آن را رد کرد: تعداد زیادی از عناصر زمین در خورشید یافت نمی‌شوند. علاوه بر این، خورشید سنگی، سرد و بدون آب و حیات نیست. آیا این نشان نمی‌دهد که زمین مسیر ویژه‌ای برای خلقت داشته است که می‌تواند از طریق سیستم‌های بی‌شمار فیزیکی، بیولوژیکی، شیمیایی و... از حیات پشتیبانی کند، سیستم‌هایی که بشریت هنوز قادر به خلق حتی یک سلول از آن‌ها نیست؟

اما چگونه می‌توان این نتایج را با شواهد دیگری تأیید کرد؟

تنها کسی که می‌داند جهان پوشیده شده در آسمان‌ها چه شکلی دارد، خالق آن یعنی خدا (الله) ست. اما خدا در قرآن درباره این چرخ گردون چگونه توصیف کرده است؟

خدا در سورۀ انبیاء می‌فرماید:
یَوْمَ نَطْوِی السَّمَاءَ كَطَیِّ السِّجِلِّ لِلْكُتُبِ ۚ كَمَا بَدَأْنَا أَوَّلَ خَلْقٍ نُعِیدُهُ ۚ وَعْدًا عَلَیْنَا ۚ إِنَّا كُنَّا فَاعِلِینَ «روزى كه آسمان را همچون درهم پیچیدن طومار نوشته‌ها درهم مى‌پیچیم. همان گونه كه بار اول آفرینش [انسان] را آغاز كردیم، دوباره آن را بازمى‌گردانیم. وعده‌اى است كه انجام آن بر عهدۀ ماست. ما حتما آن را انجام خواهیم داد» (انبیاء:104)

اینجا به روشنی مشخص می‌شود که قرآن در مورد شکل اولیه‌ی آسمان در ابتدای خلقت، نکته‌ای را اضافه می‌کند. قرآن می‌گوید شکل آسمان در ابتدا مانند یک صفحه‌ی تاخورده (طومار) بوده است. علاوه بر این، این آیه نشان می‌دهد که آسمان در نهایت دوباره به هم پیچیده خواهد شد. به عبارتی دیگر، آسمان پس از اتمام انبساط خود، حالتی شبیه به یک طومار باز شده را پیدا می‌کند. این موضوع با آنچه در عهد عتیق ذکر شده است، مطابقت دارد.

این شواهد همچنین با یکی از شگفت‌انگیزترین اکتشافات علمی تأیید نشده‌ی تاریخ یعنی «شتاب گرفتن انبساط جهان» همخوانی دارد. این کشف، بسیاری از نظریه‌ها و مدل‌های پیشین ما در مورد جهان را زیر سوال برد. بر اساس این یافته‌ها، یک طومار در حالت باز شدن، نه تنها منبسط می‌شود، بلکه شتاب این انبساط نیز افزایش می‌یابد.

با این حال، ادعای اینکه شکل جهان شبیه طومار است، به این معناست که سن واقعی جهان کمتر از سن ۱۳.۷۲ میلیارد سال است که بر اساس محاسبات کیهان‌شناسی به دست آمده است. بر اساس این مدل، سن جهان حتی ممکن است به اندازه‌ی سن زمین یعنی حدود ۴.۵ تا ۴.۷ میلیارد سال برسد. اما آیا قرآن از این گزارۀ علمی حمایت می‌کنند؟ به عبارتی دیگر، آیا سن آسمان و زمین تقریباً با هم برابرند؟

قرآن می‌فرماید: هُوَ الَّذِی خَلَقَ لَكُمْ مَا فِی الْأَرْضِ جَمِیعًا ثُمَّ اسْتَوَىٰ إِلَى السَّمَاءِ فَسَوَّاهُنَّ سَبْعَ سَمَاوَاتٍ ۚ وَهُوَ بِكُلِّ شَیْءٍ عَلِیمٌ «او کسی است که همه‌ی آنچه در زمین است را برای شما آفرید. سپس به آسمان روی آورد (او فراتر از تمام خلقت است) و آن‌ها را به هفت آسمان تبدیل کرد و به همه‌ی امور داناست» (بقره:29)

بنابراین، مدل پیشنهادی برای شکل جهان، یافته‌های مربوط به جهان از جمله:

الف) شتاب گرفتن انبساط، ب) کاهش دما، پ) تقارن توزیع اجرام آسمانی، ت) حرکت آن‌ها در سراسر جهان، ث) تغییر شکل اجرام آسمانی، و ج) نیروی محرکه‌ی انبساط جهان (انرژی تاریک) که همان انرژی ذخیره‌شده در طومار اولیه‌ی تاخورده است را تأیید می‌کند.

علاوه بر این، این مدل، از آیه‌ی قرآن درباره‌ی انبساط آسمان که به عنوان یکی از عظیم‌ترین کشفیات علمی در تاریخ شناخته می‌شود، پشتیبانی می‌کند. نکته‌ی جالب اینجاست که این آیه ۱۳ قرن قبل از کشف علمی در قرآن ذکر شده است:

وَالسَّمَاءَ بَنَیْنَاهَا بِأَیْدٍ وَإِنَّا لَمُوسِعُونَ «و آسمان را با قدرت بنا نهادیم و همانا ما گسترش دهنده‌ی آن هستیم.» (ذاریات:۴۷)

و برای کسانی که به خدا ایمان ندارند، آیه‌ی دیگری از قرآن را یادآور می‌شویم که تصویری از شکل نهایی آسمان را ترسیم می‌کند:

وَمَا قَدَرُوا اللَّهَ حَقَّ قَدْرِهِ وَالْأَرْضُ جَمِیعًا قَبْضَتُهُ یَوْمَ الْقِیَامَةِ وَالسَّمَاوَاتُ مَطْوِیَّاتٌ بِیَمِینِهِ ۚ سُبْحَانَهُ وَتَعَالَىٰ عَمَّا یُشْرِكُونَ ‎«آن‌ها (مشرکان) درباره‌ی الله (خدا) آن‌گونه که شایسته‌ی اوست، اندیشه نکرده‌اند. در حالی که در روز قیامت، زمین کاملاً در قبضه‌ی اوست و آسمان‌ها در دست راست او پیچیده خواهند شد. او منزه‌است و از آنچه برای او شریک قائل می‌شوید، بسیار برتر است.» (زمر: ۶۷) 

---