Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Цифра «M» (латинское слово Mundus ) из книги Иоганна Кеплера « Epitome Astronomiae Copernicanae» 1617–1621 гг. Показывает, что Земля принадлежит только одной из любого числа подобных звезд.

В физической космологии , то Коперника принцип гласит , что люди, на Земле или в Солнечной системе , не являются привилегированными наблюдателями от вселенной . [1]

Названное в честь гелиоцентризма Коперника , это рабочее предположение возникает из модифицированного космологического расширения аргумента Коперника о движущейся Земле. [2] В некотором смысле это эквивалентно принципу посредственности .

Происхождение и последствия [ править ]

Герман Бонди назвал этот принцип в честь Коперника в середине 20-го века, хотя сам принцип восходит к сдвигу парадигмы 16-17 веков от системы Птолемея , которая поместила Землю в центр Вселенной . Коперник предположил, что движение планет можно объяснить, ссылаясь на предположение, что Солнце находится в центре и неподвижно, в отличие от тогдашнего убеждения, что Земля находится в центре . Он утверждал, что видимое ретроградное движение планет - это иллюзия, вызванная движением Земли вокруг Солнца , которое модель Коперника.помещен в центр вселенной. Сам Коперник в основном руководствовался технической неудовлетворенностью прежней системой, а не поддержкой какого-либо принципа посредственности. [3] На самом деле, хотя гелиоцентрическую модель Коперника часто описывают как «отодвигающую» Землю от ее центральной роли в геоцентрической модели Птолемея, она была преемниками Коперника, особенно Джордано Бруно XVI века , который принял эту новую точку зрения. Центральное положение Земли интерпретировалось как «самое низкое и грязное». Вместо этого, как сказал Галилей, Земля является частью «танца звезд», а не «отстойником, где собираются грязь и эфемеры вселенной». [4] [5] В конце 20-го века Карл Саган спросил: «Кто мы? Мы обнаруживаем, что живем на незначительной планете простой звезды, затерянной в галактике, спрятанной в каком-то забытом уголке вселенной, в которой галактик гораздо больше, чем людей. . " [6]

В космологии, если кто-то принимает принцип Коперника и наблюдает, что Вселенная кажется изотропной или одинаковой во всех направлениях с точки зрения Земли, то можно сделать вывод, что Вселенная в целом однородна или одинакова везде (в любой момент времени) и также изотропен относительно любой данной точки. Эти два условия составляют космологический принцип . [7] На практике астрономы наблюдают, что Вселенная имеет неоднородные или неоднородные структуры вплоть до галактических сверхскоплений , волокон и больших пустот.. Он становится все более и более однородным и изотропным при наблюдении во все больших и больших масштабах, с мало обнаруживаемой структурой на масштабах более 200 миллионов парсек . Однако в масштабах, сопоставимых с радиусом наблюдаемой Вселенной, мы видим систематические изменения с удалением от Земли. Например, галактики содержат больше молодых звезд и меньше группируются, а квазары кажутся более многочисленными. Хотя это может указывать на то, что Земля находится в центре Вселенной, принцип Коперника требует, чтобы мы интерпретировали его как свидетельство эволюции Вселенной со временем: этот далекий свет занял большую часть возраста Вселенной, чтобы достичь Земли, и показывает Вселенная, когда она была молодой. Самый далекий свет из всех, космическое микроволновое фоновое излучение, изотропен по крайней мере до одной части из тысячи.

Современная математическая космология основана на предположении, что космологический принцип почти, но не совсем верен в самых больших масштабах. Принцип Коперника представляет собой несводимое философское допущение, необходимое для обоснования этого, в сочетании с наблюдениями.

Майкл Роуэн-Робинсон подчеркивает принцип Коперника как пороговый критерий для современной мысли, утверждая, что: «Очевидно, что в пост-коперниканскую эпоху истории человечества ни один хорошо информированный и рациональный человек не может представить себе, что Земля занимает уникальное положение. во вселенной ". [7]

Бонди и Томас Голд использовали принцип Коперника, чтобы обосновать идеальный космологический принцип, который утверждает, что Вселенная также однородна во времени, и является основой установившейся космологии . [8] Однако это сильно противоречит доказательствам космологической эволюции, упомянутым ранее: Вселенная эволюционировала из совершенно разных условий во время Большого взрыва и будет продолжать развиваться к совершенно другим условиям, особенно под возрастающим влиянием темной энергии , по-видимому, в сторону Большого Замораживания или Большого разрыва .

С 1990 - х годов этот термин был использован (взаимозаменяемые с «методом Коперник») для J. Richard Gott «s байесовский-вывода -На прогнозирования продолжительности текущих событий, обобщенной версии аргумента Doomsday . [ требуется разъяснение ]

Испытания принципа [ править ]

Принцип Коперника никогда не был доказан и в самом общем смысле не может быть доказан, но он подразумевается во многих современных теориях физики. Космологические модели часто выводятся со ссылкой на космологический принцип , немного более общий, чем принцип Коперника, и многие проверки этих моделей можно считать проверками принципа Коперника. [9]

Исторический [ править ]

Еще до того, как был изобретен термин «принцип Коперника», Земля неоднократно демонстрировала, что она не имеет какого-либо особого положения во Вселенной. Коперника революция свергла Землю всего лишь одной из многих планет , вращающихся вокруг Солнца Правильное движение было упомянуто Галлеем. Уильям Гершель обнаружил, что Солнечная система движется в пространстве внутри нашей дискообразной галактики Млечный Путь . Эдвин Хаббл показал, что галактика Млечный Путь - лишь одна из многих галактик во Вселенной. Изучение положения и движения галактики во Вселенной привело к теории Большого взрыва и всей современной космологии .

Современные тесты [ править ]

Недавние и запланированные испытания, относящиеся к космологическим принципам и принципам Коперника, включают:

  • временной дрейф космологических красных смещений; [10]
  • моделирование локального гравитационного потенциала с использованием отражения фотонов космического микроволнового фона (CMB); [11]
  • зависимость светимости сверхновых от красного смещения ; [12]
  • кинетический эффект Сюняева – Зельдовича по отношению к темной энергии; [13]
  • космический нейтринный фон ; [14]
  • интегрированный эффект Сакса – Вульфа [15]
  • проверка изотропии и однородности реликтового излучения; [16] [17] [18] [19] [20]

Физика без принципа [ править ]

Стандартная модель космологии, модель Лямбда-CDM , предполагает принцип Коперника и более общий космологический принцип . Наблюдения модели Lambda-CDM в значительной степени согласуются, но остаются нерешенными проблемы . Некоторые космологи и физики-теоретики создали модели без космологических принципов или принципов Коперника, чтобы ограничить ценность результатов наблюдений, обратиться к конкретным известным проблемам и предложить тесты, чтобы различать текущие модели и другие возможные модели.

Ярким примером в этом контексте является наблюдаемая ускоряющаяся Вселенная и космологическая постоянная . Вместо использования общепринятой в настоящее время идеи темной энергии эта модель предполагает, что Вселенная гораздо более неоднородна, чем предполагалось в настоящее время, и вместо этого мы находимся в чрезвычайно большой пустоте с низкой плотностью. [21] Чтобы соответствовать наблюдениям, мы должны быть очень близко к центру этой пустоты, что немедленно противоречит принципу Коперника.

См. Также [ править ]

  • Абсолютное время и пространство
  • Антропный принцип
  • Хаббл Пузырь (астрономия)
  • Принцип посредственности
  • Частичный шовинизм
  • P-симметрия
  • Гипотеза редкой земли
  • Принцип (фильм, 2014)
  • Космологический принцип

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Peacock, John A. (1998). Космологическая физика . Издательство Кембриджского университета . п. 66 . ISBN 978-0-521-42270-3.
  2. ^ Бонди, Герман (1952). Космология . Издательство Кембриджского университета. п. 13.
  3. ^ Кун, Томас С. (1957). Коперниканская революция: планетарная астрономия в развитии западной мысли . Издательство Гарвардского университета . Bibcode : 1957crpa.book ..... K . ISBN 978-0-674-17103-9.
  4. ^ Массер, Джордж (2001). «Коперниканская контрреволюция» . Scientific American . 284 (3): 24. Bibcode : 2001SciAm.284c..24M . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0301-24a .
  5. Перейти ↑ Danielson, Dennis (2009). «Кости Коперника». Американский ученый . 97 (1): 50–57. DOI : 10.1511 / 2009.76.50 .
  6. ^ Саган C, Космос (1980) с.193
  7. ^ a b Роуэн-Робинсон, Майкл (1996). Космология (3-е изд.). Издательство Оксфордского университета . С. 62–63. ISBN 978-0-19-851884-6.
  8. ^ Bondi, H .; Голд, Т. (1948). "Теория устойчивого состояния расширяющейся Вселенной" . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 108 (3): 252–270. Bibcode : 1948MNRAS.108..252B . DOI : 10.1093 / MNRAS / 108.3.252 .
  9. ^ Кларксон, C .; Bassett, B .; Лу, Т. (2008). «Общая проверка принципа Коперника». Письма с физическим обзором . 101 (1): 011301. arXiv : 0712.3457 . Bibcode : 2008PhRvL.101a1301C . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.101.011301 . PMID 18764099 . S2CID 32735465 .  
  10. ^ Узан, JP; Clarkson, C .; Эллис, Г. (2008). «Временной дрейф космологических красных смещений как проверка принципа Коперника». Письма с физическим обзором . 100 (19): 191303. arXiv : 0801.0068 . Bibcode : 2008PhRvL.100s1303U . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.100.191303 . PMID 18518435 . S2CID 31455609 .  
  11. ^ Caldwell, R .; Стеббинс, А. (2008). «Проверка принципа Коперника». Письма с физическим обзором . 100 (19): 191302. arXiv : 0711.3459 . Bibcode : 2008PhRvL.100s1302C . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.100.191302 . PMID 18518434 . S2CID 5468549 .  
  12. ^ Клифтон, Т .; Ferreira, P .; Земля, К. (2008). «Жизнь в пустоте: проверка принципа Коперника с помощью далеких сверхновых». Письма с физическим обзором . 101 (13): 131302. arXiv : 0807.1443 . Bibcode : 2008PhRvL.101m1302C . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.101.131302 . PMID 18851434 . S2CID 17421918 .  
  13. ^ Чжан, П .; Стеббинс, А. (2011). «Подтверждение принципа Коперника через анизотропный кинетический эффект Сюняева Зельдовича» . Философские труды Королевского общества A: математические, физические и инженерные науки . 369 (1957): 5138–5145. Bibcode : 2011RSPTA.369.5138Z . DOI : 10,1098 / rsta.2011.0294 . PMID 22084299 . 
  14. ^ Jia, J .; Чжан, Х. (2008). «Можно ли проверить принцип Коперника на космическом нейтринном фоне?». Журнал космологии и физики астрономических частиц . 2008 (12): 002. arXiv : 0809.2597 . Bibcode : 2008JCAP ... 12..002J . DOI : 10.1088 / 1475-7516 / 2008/12/002 . S2CID 14320348 . 
  15. ^ Tomita, K .; Иноуэ, К. (2009). «Исследование нарушения принципа Коперника с помощью интегрированного эффекта Сакса-Вульфа». Physical Review D . 79 (10): 103505. arXiv : 0903.1541 . Bibcode : 2009PhRvD..79j3505T . DOI : 10.1103 / PhysRevD.79.103505 . S2CID 118478786 . 
  16. ^ Клифтон, Т .; Clarkson, C .; Бык, П. (2012). "Изотропное черное тело космического микроволнового фонового излучения как свидетельство однородной Вселенной". Письма с физическим обзором . 109 (5): 051303. arXiv : 1111.3794 . Bibcode : 2012PhRvL.109e1303C . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.109.051303 . PMID 23006164 . 
  17. ^ Ким, J .; Насельский, П. (2011). «Отсутствие угловой корреляции и предпочтения нечетной четности в фоновых космических микроволновых данных». Астрофизический журнал . 739 (2): 79. arXiv : 1011.0377 . Bibcode : 2011ApJ ... 739 ... 79K . DOI : 10.1088 / 0004-637X / 739/2/79 . S2CID 118580902 . 
  18. ^ Копи, CJ; Huterer, D .; Шварц, диджей; Старкман, Г.Д. (2010). «Большие угловые аномалии реликтового излучения». Успехи в астрономии . 2010 : 1–17. arXiv : 1004,5602 . Bibcode : 2010AdAst2010E..92C . DOI : 10.1155 / 2010/847541 . S2CID 13823900 . 
  19. ^ Аде; и другие. (Сотрудничество Planck) (2013). «Результаты Planck 2013. XXIII. Изотропия и статистика реликтового излучения». Астрономия и астрофизика . 571 : A23. arXiv : 1303,5083 . Бибкод : 2014A & A ... 571A..23P . DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 201321534 . S2CID 13037411 . 
  20. ^ Лонго, Майкл (2007). «Есть ли у Вселенной рука?». arXiv : astro-ph / 0703325 .
  21. ^ Февраль, S .; Larena, J .; Smith, M .; Кларксон, К. (2010). «Оказание темной энергии пустотой». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 405 (4): 2231. arXiv : 0909.1479 . Bibcode : 2010MNRAS.405.2231F . DOI : 10.1111 / j.1365-2966.2010.16627.x . S2CID 118518082 .