Principio copernicano

Parte de una serie sobre
Cosmología física
Big Bang  · Universo Edad del universo Cronología del universo
Universo primitivo Inflación  · Nucleosíntesis Antecedentes Onda gravitacional (GWB) Microondas (CMB)  · Neutrinos (CNB)
Expansión  · Futuro Ley de Hubble  · Desplazamiento al rojo Expansión del universo Métrica FLRW  · Ecuaciones de Friedmann Cosmología no homogénea El futuro de un universo en expansión El destino final del universo
Componentes  · Estructura Componentes Modelo Lambda-CDM Energía oscura  · Materia oscura Estructura Forma del universo Filamento galáctico  · Formación de galaxias Gran grupo de cuásares Estructura a gran escala Reionización  · Formación de estructuras
Experimentos Iniciativa Agujero Negro (BHI) Bumerang Explorador del fondo cósmico (COBE) Encuesta sobre energía oscura Observatorio espacial Planck Estudio del cielo digital de Sloan (SDSS) Estudio del corrimiento al rojo de galaxias 2dF ("2dF") Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)
Scientists Aaronson Alfvén Alpher Copernicus de Sitter Dicke Ehlers Einstein Ellis Friedmann Galileo Gamow Guth Hawking Hubble Huygens Kepler Lemaître Mather Newton Penrose Penzias Rubin Schmidt Smoot Suntzeff Sunyaev Tolman Wilson Zeldovich List of cosmologists
Subject history Discovery of cosmic microwave background radiation History of the Big Bang theory Timeline of cosmological theories
Category Astronomy portal
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En la cosmología física , el principio copernicano establece que los humanos no son observadores privilegiados del universo ^[1] , que las observaciones desde la Tierra son representativas de las observaciones desde la posición promedio en el universo. Llamado así por el heliocentrismo copernicano , es un supuesto de trabajo que surge de una extensión cosmológica modificada del argumento de Copérnico sobre una Tierra en movimiento. ^[2]

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 que se alejó del sistema ptolemaico , que colocaba a la Tierra en el centro del universo . Copérnico propuso que el movimiento de los planetas podría explicarse mediante la suposición de que el Sol está ubicado centralmente y es 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 colocaba en el centro del universo. El propio Copérnico estaba principalmente motivado por la insatisfacción técnica con el sistema anterior y no por el apoyo a ningún principio de mediocridad . ^[3] Aunque el modelo heliocéntrico copernicano a menudo se describe como "degradando" a la Tierra de su papel central que tenía en el modelo geocéntrico ptolemaico, fueron los sucesores de Copérnico, en particular el siglo XVI Giordano Bruno , quienes adoptaron esta nueva perspectiva. La posición central de la Tierra se ha interpretado como si estuviera en las "partes más bajas y sucias". En cambio, como dijo Galileo, la Tierra es parte de la "danza de las estrellas" en lugar de ser el "sumidero donde se acumulan la suciedad y los objetos efímeros del universo". ^{[4] [5]} A finales del siglo XX, Carl Sagan se preguntó: "¿Quiénes somos? Descubrimos que vivimos en un planeta insignificante de una estrella anodina perdida en una galaxia escondida en algún rincón olvidado de un universo en el que hay muchas más galaxias que personas". ^[6]

Aunque el principio copernicano se deriva de la negación de supuestos pasados, 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 afirma que los humanos no están en el centro del universo. El principio copernicano supone el acentrismo y también afirma 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 umbral para el pensamiento moderno, afirmando que: "Es evidente que en la era post-copernicana de la historia humana, ninguna persona bien informada y racional puede imaginar que la Tierra ocupa una posición única en el universo". ^[7]

La mayor parte de la cosmología moderna se basa en el supuesto de que el principio cosmológico es casi, pero no exactamente, cierto en las escalas más grandes. El principio copernicano representa el supuesto filosófico irreductible necesario para justificarlo, cuando se combina con las observaciones. Si se supone el principio copernicano y se observa que el universo parece isótropo o el mismo en todas las direcciones desde el punto de vista de la Tierra, entonces se puede inferir que el universo es generalmente homogéneo o el mismo en todas partes (en cualquier momento dado) y también es isótropo en cualquier punto dado. Estas dos condiciones conforman el principio cosmológico . ^[7]

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 la cosmología en la era moderna, se predice que el universo se volverá cada vez más homogéneo e isótropo cuando se observe en escalas cada vez mayores, con poca estructura detectable en escalas de más de unos 260 millones de parsecs . ^[8] Sin embargo, evidencia reciente de cúmulos de galaxias , ^{[9] [10]} cuásares , ^[11] y supernovas de tipo Ia ^[12] sugiere que la isotropía se viola a grandes escalas. Además, se han descubierto varias estructuras a gran escala, como la Gran Muralla China Clowes-Campusano , la Gran Muralla Sloan , ^[13] U1.11 , la Gran Muralla China Huge , la Gran Muralla China Hercules-Corona Borealis , ^[14] y el Arco Gigante , ^[15] todas las cuales indican que la homogeneidad podría ser violada.

En escalas comparables al radio del universo observable, vemos cambios sistemáticos con la distancia a la Tierra. Por ejemplo, a mayores distancias, las galaxias contienen más estrellas jóvenes y están menos agrupadas, y los cuásares parecen más numerosos. Si se asume el principio copernicano, entonces se deduce 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 de microondas cósmica , es isótropa al menos en una parte por 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 del estado estacionario . ^[16] Sin embargo, esto entra en fuerte 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 Freeze o Big Rip .

Desde la década de 1990, el término se ha utilizado (de manera intercambiable con "el método Copérnico") para la predicción basada en la inferencia bayesiana de J. Richard Gott sobre la duración de los eventos en curso, una versión generalizada del argumento del Día del Juicio Final . ^{[ aclaración necesaria ]}

El principio copernicano nunca ha sido probado y, en el sentido más general, no puede probarse, pero está implícito en muchas teorías modernas de la física. Los modelos cosmológicos se derivan a menudo con referencia al principio cosmológico , ligeramente más general que el principio copernicano, y muchas pruebas de estos modelos pueden considerarse pruebas del principio copernicano. ^[17]

Antes de que se acuñara el término principio copernicano, se demostró que suposiciones pasadas, como el geocentrismo , el heliocentrismo y el galactocentrismo , que afirmaban que la Tierra, el Sistema Solar o la Vía Láctea respectivamente estaban ubicados en el centro del universo, eran falsas. 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 mueve a través del espacio dentro de nuestra galaxia en forma de disco, la Vía Láctea . Edwin Hubble demostró que 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 .

Entre las pruebas recientes y planificadas relacionadas con los principios cosmológicos y copernicanos se incluyen:

• deriva temporal de los corrimientos al rojo cosmológicos; ^[18]
• modelado del potencial gravitacional local utilizando la reflexión de los fotones del fondo cósmico de microondas (CMB); ^[19]
• La dependencia del corrimiento al rojo de la luminosidad de las supernovas ; ^[20]
• El efecto cinético Sunyaev-Zeldovich en relación con la energía oscura; ^[21]
• fondo de neutrinos cósmicos ; ^[22]
• El efecto Sachs-Wolfe integrado ^[23]
• probando la isotropía y homogeneidad del CMB; ^{[24] [25] [26] [27] [28]}
• Algunos autores afirman que el vacío del KBC viola el principio cosmológico y, por lo tanto, el principio copernicano. ^[29] Sin embargo, otros autores afirman que el vacío del KBC es consistente con el principio cosmológico y el principio copernicano. ^[30]

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 cosmológico o copernicano para limitar los valores de los resultados observacionales, abordar cuestiones específicas conocidas 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 , que modela el universo acelerado 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 más no homogéneo de lo que se supone actualmente y, en cambio, estamos en un vacío extremadamente grande de baja densidad. ^[31] Para que coincidan 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 deriva del principio copernicano en conjunción 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 , las nubes de gas primordiales 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 suposiciones en sí mismas afines al principio copernicano, en lugar de derivarse de este y de las observaciones.