Princípio copernicano

Figura 'M' (para latim) Mundus) de Johannes Kepler's 1617–1621 Epitome Astronomiae Copernicana, mostrando a Terra como pertencente a apenas um de qualquer número de estrelas semelhantes.

Na cosmologia física, o princípio de Copérnico afirma que os humanos, na Terra ou no Sistema Solar, não são observadores privilegiados do universo, que as observações da Terra são representativas das observações da média posição no universo. Nomeado para o heliocentrismo copernicano, é uma suposição de trabalho que surge de uma extensão cosmológica modificada da visão de Copérnico. argumento de uma Terra em movimento.

Origem e implicações

Hermann Bondi nomeou o princípio em homenagem a Copérnico em meados do século 20, embora o próprio princípio remonte à mudança de paradigma do século 16-17 do sistema ptolomaico, que colocava a Terra no centro do universo. Copérnico propôs que o movimento dos planetas poderia ser explicado por referência a uma suposição de que o Sol está localizado centralmente e estacionário em contraste com o geocentrismo. Ele argumentou que o aparente movimento retrógrado dos planetas é uma ilusão causada pelo movimento da Terra ao redor do Sol, que o modelo copernicano colocou no centro do universo. O próprio Copérnico foi motivado principalmente pela insatisfação técnica com o sistema anterior e não pelo apoio a qualquer princípio de mediocridade. De fato, embora o modelo heliocêntrico copernicano seja frequentemente descrito como "rebaixador" A Terra, de seu papel central que tinha no modelo geocêntrico ptolomaico, foi sucessora de Copérnico, notadamente Giordano Bruno, do século XVI, que adotou essa nova perspectiva. A posição central da Terra foi interpretada como sendo nas "partes mais baixas e sujas". Em vez disso, como disse Galileu, a Terra faz parte da "dança das estrelas" em vez do "poço onde a sujeira e as coisas efêmeras do universo se acumulam". No final do século 20, Carl Sagan perguntou: "Quem somos nós? Descobrimos que vivemos em um planeta insignificante de uma estrela monótona perdida em uma galáxia escondida em algum canto esquecido de um universo no qual existem muito mais galáxias do que pessoas."

Enquanto o princípio copernicano é derivado da negação de pressupostos do passado, como geocentrismo, heliocentrismo ou galactocentrismo, que afirmam que os humanos estão no centro do universo, o princípio copernicano é mais forte que o acentrismo, que apenas afirma que os humanos não estão no centro do universo. O princípio copernicano assume o acentrismo e também afirma que observadores humanos ou observações da Terra são representativos de observações da posição média no universo. Michael Rowan-Robinson enfatiza o princípio copernicano como o teste de limiar para o pensamento moderno, afirmando que: "É evidente que na era pós-copernicana da história humana, nenhuma pessoa bem informada e racional pode imaginar que a Terra ocupa uma posição única no universo."

A maior parte da cosmologia moderna é baseada na suposição de que o princípio cosmológico é quase, mas não exatamente, verdadeiro nas maiores escalas. O princípio copernicano representa o pressuposto filosófico irredutível necessário para justificar isso, quando combinado com as observações. Se alguém assumir o princípio de Copérnico e observar que o universo parece isotrópico ou o mesmo em todas as direções do ponto de vista da Terra, então pode-se inferir que o universo é geralmente homogêneo ou o mesmo em todos os lugares (em qualquer momento) e também é isotrópico sobre qualquer ponto dado. Essas duas condições constituem o princípio cosmológico.

Na prática, os astrônomos observam que o universo possui estruturas heterogêneas ou não uniformes até a escala de superaglomerados galácticos, filamentos e grandes vazios. No atual modelo Lambda-CDM, o modelo predominante de cosmologia na era moderna, prevê-se que o universo se torne cada vez mais homogêneo e isotrópico quando observado em escalas cada vez maiores, com pouca estrutura detectável em escalas de mais de 260 milhões. parsecs. No entanto, evidências recentes de aglomerados de galáxias, quasares e supernovas do tipo Ia sugerem que a isotropia é violada em grandes escalas. Além disso, várias estruturas de grande escala foram descobertas, como Clowes-Campusano LQG, Sloan Great Wall, U1.11, Huge-LQG, Hercules-Corona Borealis Great Wall e Giant Arc, todos indicando que a homogeneidade pode ser violada.

Em escalas comparáveis ao raio do universo observável, vemos mudanças sistemáticas com a distância da Terra. Por exemplo, as galáxias contêm mais estrelas jovens e são menos agrupadas, e os quasares parecem mais numerosos. Se o princípio de Copérnico for assumido, segue-se que isso é uma evidência da evolução do universo com o tempo: essa luz distante levou a maior parte da idade do universo para chegar à Terra e mostra o universo quando era jovem. A luz mais distante de todas, a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, é isotrópica em pelo menos uma parte em mil.

Bondi e Thomas Gold usaram o princípio de Copérnico para defender o princípio cosmológico perfeito que sustenta que o universo também é homogêneo no tempo e é a base para a cosmologia do estado estacionário. No entanto, isso conflita fortemente com a evidência da evolução cosmológica mencionada anteriormente: o universo progrediu de condições extremamente diferentes no Big Bang e continuará a progredir em direção a condições extremamente diferentes, particularmente sob a crescente influência da energia escura, aparentemente em direção ao Big Bang. Congelar ou Big Rip.

Desde a década de 1990, o termo tem sido usado (intercambiavelmente com "o método de Copérnico") para a previsão baseada em inferência bayesiana de J. Richard Gott da duração de eventos em andamento, uma versão generalizada de o argumento do Juízo Final.

Testes do princípio

O princípio de Copérnico nunca foi provado e, no sentido mais geral, não pode ser provado, mas está implícito em muitas teorias modernas da física. Os modelos cosmológicos são frequentemente derivados com referência ao princípio cosmológico, um pouco mais geral do que o princípio copernicano, e muitos testes desses modelos podem ser considerados testes do princípio copernicano.

Histórico

Antes mesmo de o termo princípio de Copérnico ser cunhado, suposições do passado, como geocentrismo, heliocentrismo e galactocentrismo, que afirmam que a Terra, o Sistema Solar ou a Via Láctea, respectivamente, estavam localizados no centro do universo, foram mostrados para ser falso. A Revolução Copérnica destronou a Terra para apenas um dos muitos planetas que orbitam o Sol. O movimento próprio foi mencionado por Halley. William Herschel descobriu que o Sistema Solar está se movendo pelo espaço dentro de nossa galáxia em forma de disco, a Via Láctea. Edwin Hubble mostrou que a Via Láctea é apenas uma das muitas galáxias do universo. O exame da posição e do movimento da galáxia no universo levou à teoria do Big Bang e a toda a cosmologia moderna.

Testes modernos

Testes recentes e planejados relevantes para os princípios cosmológicos e copernicanos incluem:

• desvio de tempo de redshifts cosmológicos;
• modelar o potencial gravitacional local usando a reflexão dos fótons de fundo de microonda cósmico (CMB);
• a dependência redshift da luminosidade da supernova;
• o efeito cinético Sunyaev–Zel’dovich em relação à energia escura;
• fundo de neutrino cósmico;
• o efeito integrado Sachs–Wolfe
• testando a isotropia e a homogeneidade do CMB;
• Alguns autores afirmam que o Void KBC viola o princípio cosmológico e, portanto, o princípio copernicano. No entanto, outros autores afirmam que o vazio KBC é consistente com o princípio cosmológico e o princípio copernicano.

Física sem o princípio

O modelo padrão da cosmologia, o modelo Lambda-CDM, assume o princípio copernicano e o princípio cosmológico mais geral. Alguns cosmólogos e físicos teóricos criaram modelos sem os princípios cosmológicos ou copernicanos para restringir os valores dos resultados observacionais, para abordar questões específicas conhecidas no modelo Lambda-CDM e para propor testes para distinguir entre modelos atuais e outros modelos possíveis.

Um exemplo proeminente neste contexto é a cosmologia não homogênea, para modelar o universo em aceleração observado e a constante cosmológica. Em vez de usar a ideia atualmente aceita de energia escura, este modelo propõe que o universo é muito mais não homogêneo do que se supõe atualmente e, em vez disso, estamos em um vazio extremamente grande de baixa densidade. Para coincidir com as observações, teríamos que estar muito perto do centro desse vazio, contrariando imediatamente o princípio copernicano.

Embora às vezes se diga que o modelo do Big Bang na cosmologia deriva do princípio de Copérnico em conjunto com observações do desvio para o vermelho, o modelo do Big Bang ainda pode ser considerado válido na ausência do princípio de Copérnico, porque a micro-ondas cósmica de fundo, primordial nuvens de gás e a estrutura, evolução e distribuição das galáxias fornecem evidências, independentemente do princípio de Copérnico, a favor do Big Bang. No entanto, os princípios-chave do modelo do Big Bang, como a expansão do universo, tornam-se suposições semelhantes ao princípio de Copérnico, em vez de derivados do princípio e das observações de Copérnico.