گرانش
1401/10/19 09:44فصل قبل
مقدمه
بايد بدانيد که در اکثر کتب فيزيکي هيچ اشاره‌اي به نقش دانشمندان مسلمان در موضوعاتي همچون مکانيک و به‌طور اخص بحث نيروي جاذبه نشده است. هم‌زمان با رکود علم در غرب و در دوران شکوفايي علم در دنياي اسلام دانشمنداني همانند ابوريحان بيروني و ابوالفتح عبدالرحمن منصور خازني به ترتيب در قرون چهارم و ششم هجري؛ حرکت زمين، نيروي جاذبه، کروي بودن زمين و گردش زمين به دور محور خود و خورشيد را مطرح کردند، که چند قرن بعد توسط دانشمندان غربي همچون کپلر و گاليله کشف شد.[1] [2]
پس بايد گفت نسبت دادن يافته‌هاي ديگران به خود که امروزه در دنياي علم تحت عنوان سرقت علمي از آن ياد مي‌شود، عادت زشتي است که دنياي غرب در شروع حرکت جديد علمي خود، به‌طور وسيع از آن بهره برده است.
نيروي گرانش
به بيان متون رايج علمي، نيوتن اولين کسي است که نيروي گرانش را به‌صورت فرمول‌بندي رياضي درآورد؛ بنابراين نيروي گرانش نخستين نيرو با يک رابطه رياضي دقيق است. قانون جهاني گرانشِ نيوتن نشان مي‌دهد همان نيرويي که باعث سقوط اجسام به سطح زمين مي‌شود، سيارات را در مدارشان نگه مي‌دارد. درواقع هر جسم در فضاي اطراف خود، ميدان گرانشي ايجاد مي‌کند، به‌طوري‌که اگر جسم ديگري در اين ميدان گرانشي قرار بگيرد، نيرويي گرانشي به آن وارد مي‌شود. هرچند نيروي گرانش ميان اجسام با جرم‌هاي کوچک، زياد نيست، اما اهميت نيروي گرانش به‌ويژه در بررسي و مطالعه بين سياره‌ها و ستاره‌ها بسيار زياد است. نيروهاي گرانش ميان خورشيد و سياره‌هاي اطراف آن به‌قدري بزرگ‌اند که سبب حفظ گردش سياره‌ها در مدارشان مي‌شوند.
طبق مشاهدات نيوتن نيروي گرانش ميان دو ذره با حاصل‌ضرب جرم آن‌ها متناسب و با مجذور فاصلة بين آن‌ها رابطة معکوس دارد. همچنين نيروي گرانش در راستاي خط واصل بين دو ذره عمل مي‌کند و جهتش به سمت ذره ديگر است؛ بنابراين نيروي گرانش يک نيروي جاذبه است. مقدار نيروي گرانشي وارد بر هر ذره عبارت است از:
که در آن m1 و m2 جرم ذرات، r فاصلة بين ذرات و G ثابت گرانش است و مقدار ثابت و مشخص دارد که باتجربه به‌دست‌آمده است.
بايد توجه داشت که قانون گرانش نيوتن صرفاً براي ذرات صادق است، اما براي اجسام واقعي نيز مي‌توان بکار برد مشروط بر آن‌که ابعاد آن‌ها نسبت به فاصله‌شان خيلي کوچک باشد. به‌عنوان‌مثال ماه و زمين داراي چنين خاصيتي هستند، بنابراين به کمک اين قانون مي‌توان نيروي بين آن‌ها را با دقت قابل قبولي محاسبه کرد.
بر اساس رابطة فوق اندازة نيروي گرانشي بين زمين و ماه برابر با 1026×985/1 نيوتن است، اگر اين نيرو کمي تغيير کند يکي از اثرات آن تغيير روي جزر و مد دريا است که مي‌تواند به‌نوبة خود امنيت حيات را براي مخلوقات خداوند در زمين دچار مشکل کند.
نيروي گرانش نيرويي است که باعث ريزش قطرات باران به سطح زمين مي‌شود و نيز باعث حرکت زمين به دور خورشيد مي‌گردد و ... . اين نيرو در سراسر کيهان عمل مي‌کند و به همين دليل است که از زمان نيوتن به بعد نيروي گرانش عمومي ناميده شد.
با تفکر در خلقت آسمان‌ها و زمين مي‌توان نتيجه گرفت: حرکت خورشيد، قمرها و حرکت سيارات در مدار معين خود به علت نيروي جاذبه است تا اجرام آسماني در فاصله معيني از هم حرکت کنند، به هم نزديک يا از هم دور نشوند. برخي آيات نيز به اين موضوع اشاره مي‌کند که در زير به چند مورداشاره مي‌شود:
«اللَّهُ الَّذِى رَفَعَ السَّمَوَا تِ بِغَيْرِ عَمَدٍ تَرَوْنَهَا ثُمَّ اسْتَوَى عَلَى الْعَرْشِ وَسَخَّرَ الشَّمْسَ وَالْقَمَرَ کلُّ يجْرِي لِاَجَلِ مُسَمّي ...؛[3] خداست آن ذات پاکي که آسمان‌ها را چنان‌که مي‌نگريد بي‌ستون برافراشت آنگاه بر عرش (قدرت بر وجود کل) قرار گرفت و خورشيد و ماه را مسخّر اراده خود ساخت که هرکدام در وقت خاص به گردش آيند...»
«وَ هُوَ الَّذِي خَلَقَ اللَّيلَ وَالنَّهَارَ وَ الشَّمْسَ وَالْقَمَرَ کلُّ فِي فَلَک يسْبَحُونَ؛[4] اوست آن کسي که شب و روز و خورشيد و ماه را پديد آورده است. هرکدام از اين دو در مداري [معين] شناورند.»
«وَ سَخَّرَ لَكُمُ الشَّمْسَ وَ الْقَمَرَ دائِبَيْنِ وَ سَخَّرَ لَكُمُ اللَّيْلَ وَ النَّهارَ؛[5] و (خداوند) خورشيد و ماه را كه دائماً درحرکت هستند، براى شما رام نمود و نيز شب و روز را براى شما مسخّر نمود.»
سرعت گريز (فرار)
اگر شما يک پرتابه را به طرف بالا پرتاب کنيد معمولاً بعد از گذشت مدتي سرعتش کم شده متوقف مي‌شود و به زمين بازمي‌گردد. به‌هرحال يک سرعت حداقل وجود دارد که اگر پرتابه با آن سرعت به بالا پرتاب شود، ديگر به زمين باز نخواهد گشت و به حرکت خود به بي‌نهايت ادامه مي‌دهد. اين کمينة سرعت اوليه، سرعت گريز (از زمين) ناميده مي‌شود.
براي خروج پرتابه از جو زمين نياز به نيروي زيادي است به‌گونه‌اي که در گذشته‌هاي دور براي انسان اين امر ناممکن به نظر مي‌رسيد اما در 1400 سال پيش خداوند در قرآن فرموده است:
«يا مَعْشَرَ الْجِنِّ وَ الْإِنْسِ إِنِ اسْتَطَعْتُمْ أَنْ تَنْفُذُوا مِنْ أَقْطارِ السَّماواتِ وَ الْأَرْضِ فَانْفُذُوا لا تَنْفُذُونَ إِلاَّ بِسُلْطانٍ؛[6] اي گروه جن و انس! اگر مي‌توانيد از مرزهاي آسمان‌ها و زمين بگذريد، پس بگذريد، ولي هرگز نمي‌توانيد، مگر با نيرويي (فوق‌العاده)»[7]
[1]. در فصل چهار به موضوع تاريخچه علم فيزيک در بين دانشمندان مسلمان و بخصوص ايرانيان پرداخته‌شده است.
[2]. تاريخ فرهنگ و تمدن اسلام و ايران، ص 74.
[3]. رعد: 2.
[4]. انبيا: 11.
[5]. ابراهيم: 33.
[6]. الرحمن:33.
[7]. در خصوص اين آيه تفسيرهاي مختلفي شده است که يکي از آن‌ها مربوط به مسافرت‌هاي فضايي بشر هست. (تفسير نمونه، ج23، ص149)