Principio copernicano

Figure 'M' (for Latin Mundus) de Johannes Kepler de 1617-1621 Epitome Astronomiae Copernicanae, mostrando la Tierra como perteneciente a sólo una de cualquier número de estrellas similares.

En cosmología física, el principio copernicano establece que los humanos, en la Tierra o en el Sistema Solar, no son observadores privilegiados del universo, que las observaciones desde la Tierra son representativas de las observaciones del promedio posición en el universo. Llamada así por el heliocentrismo copernicano, es una suposición de trabajo que surge de una extensión cosmológica modificada de la teoría de Copérnico. argumento de una Tierra en movimiento.

Origen e implicaciones

Hermann Bondi nombró el principio en honor a Copérnico a mediados del siglo XX, aunque el principio en sí se remonta al cambio de paradigma de los siglos XVI y XVII del sistema ptolemaico, que colocaba a la Tierra en el centro del universo. Copérnico propuso que el movimiento de los planetas podría explicarse por referencia a la suposición de que el Sol está ubicado en el centro y está estacionario en contraste con el geocentrismo. Argumentó que el aparente movimiento retrógrado de los planetas es una ilusión causada por el movimiento de la Tierra alrededor del Sol, que el modelo copernicano colocó en el centro del universo. El propio Copérnico estaba motivado principalmente por la insatisfacción técnica con el sistema anterior y no por el apoyo a ningún principio de mediocridad. De hecho, aunque el modelo heliocéntrico copernicano a menudo se describe como "degradante" La Tierra, por su papel central que tuvo en el modelo geocéntrico ptolemaico, fueron los sucesores de Copérnico, en particular el siglo XVI Giordano Bruno, quienes adoptaron esta nueva perspectiva. Se había interpretado que la posición central de la Tierra estaba en las "partes más bajas y sucias". En cambio, como dijo Galileo, la Tierra es parte de la "danza de las estrellas" en lugar del "sumidero donde se acumulan la suciedad y lo efímero del universo". A fines del siglo XX, Carl Sagan preguntó: '¿Quiénes somos? Descubrimos que vivimos en un planeta insignificante de una estrella monótona perdida en una galaxia escondida en algún rincón olvidado de un universo en el que hay muchas más galaxias que personas.

Mientras que el principio copernicano se deriva de la negación de suposiciones pasadas, como el geocentrismo, el heliocentrismo o el galactocentrismo que afirman que los humanos están en el centro del universo, el principio copernicano es más fuerte que el acentrismo, que simplemente establece que los humanos no están en el centro del universo. El principio copernicano asume el acentrismo y también establece que los observadores humanos o las observaciones desde la Tierra son representativas de las observaciones desde la posición promedio en el universo. Michael Rowan-Robinson enfatiza el principio copernicano como la prueba de umbral para el pensamiento moderno, afirmando que: "Es evidente que en la era poscopernicana de la historia humana, ninguna persona bien informada y racional puede imaginar que la Tierra ocupa una posición única en el universo."

La cosmología más moderna se basa en la suposición de que el principio cosmológico es casi cierto, pero no exactamente, en las escalas más grandes. El principio copernicano representa la suposición filosófica irreductible necesaria para justificar esto, cuando se combina con las observaciones. Si se asume el principio copernicano y se observa que el universo parece isotrópico o igual en todas las direcciones desde el punto de vista de la Tierra, entonces se puede inferir que el universo es generalmente homogéneo o igual en todas partes (en cualquier momento dado) y también es isotrópico. sobre cualquier punto dado. Estas dos condiciones constituyen el principio cosmológico.

En la práctica, los astrónomos observan que el universo tiene estructuras heterogéneas o no uniformes hasta la escala de supercúmulos galácticos, filamentos y grandes vacíos. En el modelo Lambda-CDM actual, el modelo predominante de cosmología en la era moderna, se predice que el universo se volverá cada vez más homogéneo e isotrópico cuando se observe a escalas cada vez mayores, con poca estructura detectable en escalas de más de 260 millones parsecs. Sin embargo, la evidencia reciente de cúmulos de galaxias, cuásares y supernovas de tipo Ia sugiere que la isotropía se viola a gran escala. Además, se han descubierto varias estructuras a gran escala, como Clowes-Campusano LQG, Sloan Great Wall, U1.11, Huge-LQG, Hercules-Corona Borealis Great Wall y Giant Arc, todo lo cual indica que podría violarse la homogeneidad.

En escalas comparables al radio del universo observable, vemos cambios sistemáticos con la distancia a la Tierra. Por ejemplo, las galaxias contienen más estrellas jóvenes y están menos agrupadas, y los cuásares parecen más numerosos. Si se asume el principio copernicano, entonces se sigue que esto es evidencia de la evolución del universo con el tiempo: esta luz distante ha tardado la mayor parte de la edad del universo en llegar a la Tierra y muestra el universo cuando era joven. La luz más distante de todas, la radiación de fondo cósmico de microondas, es isotrópica al menos una parte en mil.

Bondi y Thomas Gold utilizaron el principio copernicano para defender el principio cosmológico perfecto que sostiene que el universo también es homogéneo en el tiempo y es la base de la cosmología de estado estacionario. Sin embargo, esto entra fuertemente en conflicto con la evidencia de la evolución cosmológica mencionada anteriormente: el universo ha progresado desde condiciones extremadamente diferentes en el Big Bang, y continuará progresando hacia condiciones extremadamente diferentes, particularmente bajo la creciente influencia de la energía oscura, aparentemente hacia el Big Bang. Congelar o Big Rip.

Desde la década de 1990, el término se ha utilizado (indistintamente con "el método de Copérnico") para la predicción basada en la inferencia bayesiana de J. Richard Gott de la duración de eventos en curso, una versión generalizada de el argumento del juicio final.

Pruebas del principio

El principio copernicano nunca ha sido probado, y en el sentido más general no puede ser probado, pero está implícito en muchas teorías modernas de la física. Los modelos cosmológicos a menudo se derivan con referencia al principio cosmológico, un poco más general que el principio copernicano, y muchas pruebas de estos modelos pueden considerarse pruebas del principio copernicano.

Histórica

Antes de que se acuñara el término principio copernicano, se demostró que suposiciones anteriores, como el geocentrismo, el heliocentrismo y el galactocentrismo, que afirman que la Tierra, el Sistema Solar o la Vía Láctea, respectivamente, estaban ubicados en el centro del universo ser falso La revolución copernicana destronó a la Tierra a solo uno de los muchos planetas que orbitan alrededor del sol. Halley mencionó el movimiento propio. William Herschel descubrió que el Sistema Solar se está moviendo a través del espacio dentro de nuestra galaxia Vía Láctea en forma de disco. Edwin Hubble demostró que la galaxia de la Vía Láctea es solo una de las muchas galaxias del universo. El examen de la posición y el movimiento de la galaxia en el universo condujo a la teoría del Big Bang y a toda la cosmología moderna.

Pruebas modernas

Las pruebas recientes y planificadas relevantes para los principios cosmológicos y copernicanos incluyen:

• tiempo de deriva de cambios cosmológicos;
• modelar el potencial gravitacional local utilizando el reflejo de fotones de fondo cósmico de microondas (CMB);
• la dependencia de la luminosidad de las supernovas;
• el efecto cinético Sunyaev–Zel’dovich en relación con la energía oscura;
• fondo neutrino cósmico;
• el efecto integrado Sachs-Wolfe
• probar la isotropía y la homogeneidad del CMB;
• Algunos autores afirman que la KBC Void viola el principio cosmológico y, por lo tanto, el principio Copernican. Sin embargo, otros autores afirman que el vacío KBC es compatible con el principio cosmológico y el principio Copernican.

Física sin el principio

El modelo estándar de cosmología, el modelo Lambda-CDM, asume el principio copernicano y el principio cosmológico más general. Algunos cosmólogos y físicos teóricos han creado modelos sin los principios cosmológicos o copernicanos para restringir los valores de los resultados de observación, abordar problemas específicos conocidos en el modelo Lambda-CDM y proponer pruebas para distinguir entre los modelos actuales y otros modelos posibles.

Un ejemplo destacado en este contexto es la cosmología no homogénea, para modelar el universo en aceleración observado y la constante cosmológica. En lugar de utilizar la idea actualmente aceptada de la energía oscura, este modelo propone que el universo es mucho menos homogéneo de lo que se supone actualmente y, en cambio, estamos en un vacío de baja densidad extremadamente grande. Para hacer coincidir las observaciones tendríamos que estar muy cerca del centro de este vacío, contradiciendo inmediatamente el principio copernicano.

Aunque a veces se dice que el modelo del Big Bang en cosmología se deriva del principio copernicano junto con las observaciones del corrimiento al rojo, todavía se puede suponer que el modelo del Big Bang es válido en ausencia del principio copernicano, porque el fondo cósmico de microondas, primordial las nubes de gas y la estructura, evolución y distribución de las galaxias proporcionan evidencia, independientemente del principio copernicano, a favor del Big Bang. Sin embargo, los principios clave del modelo del Big Bang, como la expansión del universo, se convierten en supuestos similares al principio copernicano, en lugar de derivarse del principio y las observaciones copernicanos.