zasada kopernikańska - Copernican principle
W kosmologii fizycznej , gdy kopernikańska zasada stwierdza, że ludzie, na ziemi lub w Układzie Słonecznym , nie są uprzywilejowane obserwatorzy wszechświata . Nazwany na cześć kopernikańskiego heliocentryzmu , jest roboczym założeniem, które wywodzi się ze zmodyfikowanego kosmologicznego rozszerzenia argumentu Kopernika o poruszającej się Ziemi.
Pochodzenie i konsekwencje
Hermann Bondi nazwał zasadę imieniem Kopernika w połowie XX wieku, choć sama zasada sięga XVI-XVII wieku, odchodząc od paradygmatu ptolemejskiego , który umieścił Ziemię w centrum wszechświata . Kopernik zaproponował, że ruch planet można wytłumaczyć założeniem, że Słońce jest centralnie położone i nieruchome, wbrew ówczesnemu przekonaniu, że Ziemia jest centralna . Twierdził, że pozorny ruch wsteczny planet jest iluzją wywołaną ruchem Ziemi wokół Słońca , który model Kopernika umieścił w centrum wszechświata. Sam Kopernik kierował się głównie niezadowoleniem technicznym z wcześniejszego systemu, a nie poparciem dla jakiejkolwiek zasady przeciętności. W rzeczywistości, chociaż kopernikański model heliocentryczny jest często opisywany jako „wycofujący” Ziemię z jej centralnej roli, jaką odgrywał w modelu geocentrycznym ptolemeusza, był on następcą Kopernika, zwłaszcza XVI-wiecznego Giordano Bruno , który przyjął tę nową perspektywę. Centralne położenie Ziemi zostało zinterpretowane jako znajdujące się w „najniższych i najbrudniejszych częściach”. Zamiast tego, jak powiedział Galileusz, Ziemia jest częścią „tańca gwiazd”, a nie „sumpu, w którym zbierają się brudy i efemerydy wszechświata”. Pod koniec XX wieku Carl Sagan zapytał: „Kim jesteśmy? Odkrywamy, że żyjemy na nieistotnej planecie szarej gwiazdy zagubionej w galaktyce schowanej w jakimś zapomnianym zakątku wszechświata, w którym jest znacznie więcej galaktyk niż ludzi ”.
W kosmologii, jeśli przyjąć zasadę Kopernika i zaobserwować, że wszechświat wydaje się izotropowy lub taki sam we wszystkich kierunkach z punktu widzenia Ziemi, to można wywnioskować, że wszechświat jest ogólnie jednorodny lub taki sam wszędzie (w danym czasie) i jest również izotropowy względem dowolnego punktu. Te dwa warunki tworzą zasadę kosmologiczną . W praktyce astronomowie obserwują, że Wszechświat ma niejednorodne lub niejednorodne struktury, dochodzące do skali galaktycznych supergromad , włókien i wielkich pustych przestrzeni . Staje się coraz bardziej jednorodny i izotropowy, gdy obserwuje się go w coraz większej skali, z mało wykrywalną strukturą w skalach powyżej około 200 milionów parseków . Jednak w skalach porównywalnych z promieniem obserwowalnego wszechświata widzimy systematyczne zmiany wraz z odległością od Ziemi. Na przykład galaktyki zawierają więcej młodych gwiazd i są mniej skupione, a kwazary wydają się liczniejsze. Chociaż może to sugerować, że Ziemia znajduje się w centrum wszechświata, zasada kopernikańska wymaga od nas interpretacji jej jako dowodu ewolucji wszechświata w czasie: to odległe światło zajęło większość wieku wszechświata, aby dotrzeć do Ziemi i pokazuje wszechświat, kiedy był młody. Najbardziej odległe światło, kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła , jest izotropowe co najmniej do jednej części na tysiąc.
Współczesna kosmologia matematyczna opiera się na założeniu, że zasada kosmologiczna jest prawie, ale nie do końca prawdziwa w największych skalach. Zasada kopernikańska reprezentuje nieredukowalne założenie filozoficzne potrzebne do uzasadnienia tego w połączeniu z obserwacjami.
Michael Rowan-Robinson podkreśla zasadę kopernikańską jako test progowy dla nowoczesnej myśli, twierdząc, że: „Jest oczywiste, że w postkopernikańskiej erze historii ludzkości żadna dobrze poinformowana i racjonalna osoba nie może sobie wyobrazić, że Ziemia zajmuje wyjątkową pozycję we wszechświecie."
Bondi i Thomas Gold użyli zasady Kopernika, aby argumentować za idealną zasadą kosmologiczną, która utrzymuje, że wszechświat jest również jednorodny w czasie i jest podstawą kosmologii stanu ustalonego . Jednak to zdecydowanie sprzeczne z dowodami na kosmologicznej ewolucji wspomniano wcześniej: wszechświat postępuje z bardzo różnych warunkach w Big Bang i będzie nadal rozwijać się w kierunku skrajnie różnych warunkach, szczególnie pod rosnącym wpływem ciemnej energii , najwyraźniej w kierunku Big Zamrożenie lub duże rozerwanie .
Od 1990 roku termin został użyty (zamiennie z „metodą Kopernika”) na J. Richard Gott „s Bayesa-wnioskowania opartym na przewidywaniu trwania trwających wydarzeń, uogólnionej wersji argumentu Doomsday .
Testy zasady
Zasada kopernikańska nigdy nie została udowodniona iw najogólniejszym sensie nie może być udowodniona, ale jest zawarta w wielu współczesnych teoriach fizycznych. Modele kosmologiczne są często wyprowadzane w odniesieniu do zasady kosmologicznej , nieco bardziej ogólnej niż zasada kopernikańska, a wiele testów tych modeli można uznać za testy zasady kopernikańskiej.
Historyczny
Zanim jeszcze ukuto termin zasada kopernikańska, wielokrotnie pokazywano, że Ziemia nie ma żadnego szczególnego położenia we wszechświecie. Kopernikańska rewolucja zdetronizowany Ziemię tylko jedną z wielu planet krążących wokół Słońca Właściwy wniosek wspomniał Halley. William Herschel odkrył, że Układ Słoneczny porusza się w przestrzeni w naszej galaktyce Drogi Mlecznej w kształcie dysku . Edwin Hubble wykazał, że Droga Mleczna jest tylko jedną z wielu galaktyk we wszechświecie. Badanie położenia i ruchu galaktyki we wszechświecie doprowadziło do powstania teorii Wielkiego Wybuchu i całej współczesnej kosmologii .
Nowoczesne testy
Najnowsze i planowane testy dotyczące zasad kosmologicznych i kopernikańskich obejmują:
- dryf czasowy kosmologicznych przesunięć ku czerwieni;
- modelowanie lokalnego potencjału grawitacyjnego z wykorzystaniem odbicia fotonów kosmicznego mikrofalowego tła (CMB);
- ku czerwieni zależność jasności supernowych ;
- kinetyczny efekt Suniajewa-Zeldowicza w odniesieniu do ciemnej energii;
- kosmiczne tło neutrin ;
- zintegrowany efekt Sachsa-Wolfe
- badanie izotropii i jednorodności CMB;
Fizyka bez zasady
Standardowy model kosmologii, model Lambda-CDM , zakłada zasadę kopernikańską i bardziej ogólną zasadę kosmologiczną . Obserwacje modelu Lambda-CDM są w dużej mierze spójne, ale pozostają nierozwiązane problemy . Niektórzy kosmolodzy i fizycy teoretyczni stworzyli modele bez zasad kosmologicznych lub kopernikańskich, aby ograniczyć wartości wyników obserwacyjnych, zająć się określonymi znanymi problemami i zaproponować testy w celu rozróżnienia między obecnymi modelami a innymi możliwymi modelami.
Wybitnym przykładem w tym kontekście jest obserwowany przyspieszający wszechświat i stała kosmologiczna . Zamiast wykorzystywać obecnie akceptowaną ideę ciemnej energii , model ten sugeruje, że wszechświat jest znacznie bardziej niejednorodny niż obecnie zakłada się, a zamiast tego znajdujemy się w niezwykle dużej próżni o niskiej gęstości. Aby dopasować obserwacje, musielibyśmy być bardzo blisko środka tej pustki, co od razu zaprzecza zasadzie kopernikańskiej.