Principio copernicano - Copernican principle
In cosmologia fisica , il principio copernicano afferma che gli esseri umani, sulla Terra o nel Sistema Solare , non sono osservatori privilegiati dell'universo . Chiamato per eliocentrismo copernicano , è un presupposto di lavoro che deriva da un'estensione cosmologica modificata dell'argomento di Copernico di una Terra in movimento.
Origine e implicazioni
Hermann Bondi chiamò il principio dopo Copernico a metà del XX secolo, sebbene il principio stesso risalga al cambio di paradigma del XVI-XVII secolo lontano dal sistema tolemaico , che poneva la Terra al centro dell'universo . Copernico propose che il moto dei pianeti potesse essere spiegato facendo riferimento all'assunto che il Sole sia posizionato centralmente e stazionario in contrasto con l' allora credenza attualmente sostenuta che la Terra fosse centrale . Ha sostenuto che l' apparente moto retrogrado dei pianeti è un'illusione causata dal movimento della Terra attorno al Sole , che il modello copernicano poneva al centro dell'universo. Lo stesso Copernico era principalmente motivato dall'insoddisfazione tecnica per il sistema precedente e non dal sostegno a un principio di mediocrità. Infatti, sebbene il modello eliocentrico copernicano sia spesso descritto come "declassare" la Terra dal ruolo centrale che aveva nel modello geocentrico tolemaico, furono i successori di Copernico, in particolare il XVI secolo Giordano Bruno , ad adottare questa nuova prospettiva. La posizione centrale della Terra era stata interpretata come nelle "parti più basse e sporche". Invece, come diceva Galileo, la Terra fa parte della "danza delle stelle" piuttosto che del "pozzo dove si raccolgono la sporcizia e l'effimero dell'universo". Alla fine del XX secolo, Carl Sagan chiese: "Chi siamo? Scopriamo che viviamo su un pianeta insignificante di una stella banale persa in una galassia nascosta in qualche angolo dimenticato di un universo in cui ci sono molte più galassie che persone ."
In cosmologia, se si assume il principio copernicano e si osserva che l'universo appare isotropo o uguale in tutte le direzioni dal punto di vista della Terra, allora si può dedurre che l'universo è generalmente omogeneo o lo stesso ovunque (in un dato momento) e è anche isotropa rispetto a un dato punto. Queste due condizioni costituiscono il principio cosmologico . In pratica gli astronomi osservano che l'universo ha strutture eterogenee o non uniformi fino alla scala dei superammassi galattici , dei filamenti e dei grandi vuoti . Diventa sempre più omogeneo e isotropo se osservato su scale sempre più grandi, con una struttura poco rilevabile su scale di oltre 200 milioni di parsec . Tuttavia, su scale paragonabili al raggio dell'universo osservabile, vediamo cambiamenti sistematici con la distanza dalla Terra. Ad esempio, le galassie contengono più stelle giovani e sono meno raggruppate, mentre i quasar appaiono più numerosi. Mentre questo potrebbe suggerire che la Terra sia al centro dell'universo, il principio copernicano ci impone di interpretarlo come prova dell'evoluzione dell'universo nel tempo: questa luce lontana ha impiegato la maggior parte dell'età dell'universo per raggiungere la Terra e mostra l'universo quando era giovane. La luce più lontana di tutte, la radiazione cosmica di fondo a microonde , è isotropa per almeno una parte su mille.
La moderna cosmologia matematica si basa sul presupposto che il principio cosmologico sia quasi, ma non esattamente, vero sulle scale più grandi. Il principio copernicano rappresenta l'irriducibile assunto filosofico necessario a giustificarlo, quando combinato con le osservazioni.
Michael Rowan-Robinson sottolinea il principio copernicano come test di soglia per il pensiero moderno, affermando che: "È evidente che nell'era post-copernicana della storia umana, nessuna persona ben informata e razionale può immaginare che la Terra occupi una posizione unica nell'universo."
Bondi e Thomas Gold hanno usato il principio copernicano per argomentare a favore del principio cosmologico perfetto che sostiene che l'universo è anche omogeneo nel tempo, ed è la base per la cosmologia dello stato stazionario . Tuttavia, questo è fortemente in conflitto con l'evidenza dell'evoluzione cosmologica menzionata in precedenza: l'universo è progredito da condizioni estremamente diverse al Big Bang e continuerà a progredire verso condizioni estremamente diverse, in particolare sotto l'influenza crescente dell'energia oscura , apparentemente verso il Big Bang. Congelamento o grande strappo .
Dal 1990 il termine è stato utilizzato (in modo intercambiabile con "il metodo Copernico") per J. Richard Gott 's Bayesiano-deduzione previsione basata su di durata degli eventi in corso, una versione generalizzata della tesi Doomsday .
Prove del principio
Il principio copernicano non è mai stato dimostrato, e nel senso più generale non può essere dimostrato, ma è implicito in molte moderne teorie della fisica. I modelli cosmologici sono spesso derivati con riferimento al principio cosmologico , leggermente più generale del principio copernicano, e molti test di questi modelli possono essere considerati test del principio copernicano.
Storico
Prima ancora che il termine principio copernicano fosse coniato, è stato ripetutamente dimostrato che la Terra non ha una posizione speciale nell'universo. La Rivoluzione Copernicana ha detronizzato la Terra in uno dei tanti pianeti in orbita attorno al Sole. Il moto proprio è stato menzionato da Halley. William Herschel ha scoperto che il Sistema Solare si sta muovendo nello spazio all'interno della nostra galassia a forma di disco della Via Lattea . Edwin Hubble ha dimostrato che la Via Lattea è solo una delle tante galassie dell'universo. L'esame della posizione e del movimento della galassia nell'universo ha portato alla teoria del Big Bang e all'intera cosmologia moderna .
Test moderni
I test recenti e pianificati relativi ai principi cosmologici e copernicani includono:
- deriva temporale dei redshift cosmologici;
- modellare il potenziale gravitazionale locale usando la riflessione di fotoni cosmici di fondo a microonde (CMB);
- la dipendenza dal redshift della luminosità delle supernove ;
- l' effetto cinetico Sunyaev-Zel'dovich in relazione all'energia oscura;
- sfondo di neutrini cosmici ;
- l' effetto integrato Sachs–Wolfe
- testare l'isotropia e l'omogeneità del CMB;
Fisica senza il principio
Il modello standard della cosmologia, il modello Lambda-CDM , assume il principio copernicano e il più generale principio cosmologico . Le osservazioni del modello Lambda-CDM sono in gran parte coerenti, ma rimangono problemi irrisolti . Alcuni cosmologi e fisici teorici hanno creato modelli senza i principi cosmologici o copernicani per vincolare i valori dei risultati osservativi, per affrontare problemi noti specifici e per proporre test per distinguere tra i modelli attuali e altri possibili modelli.
Un esempio importante in questo contesto è l' universo in accelerazione osservato e la costante cosmologica . Invece di utilizzare l'idea correntemente accettata dell'energia oscura , questo modello propone che l'universo sia molto più disomogeneo di quanto attualmente ipotizzato, e invece siamo in un vuoto estremamente grande a bassa densità. Per far combaciare le osservazioni dovremmo essere molto vicini al centro di questo vuoto, contraddicendo immediatamente il principio copernicano.