principio copernicano

En cosmología física , el principio copernicano afirma 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. Denominado así por el heliocentrismo copernicano , es una suposición de trabajo que surge de una extensión cosmológica modificada del argumento de Copérnico sobre una Tierra en movimiento. ^{[ 2 ]}

Hermann Bondi bautizó el principio con el nombre de Copérnico a mediados del siglo XX, aunque el principio en sí se remonta al cambio de paradigma de los siglos XVI-XVII, que se alejó del sistema ptolemaico , el cual situaba a la Tierra en el centro del universo . Copérnico propuso que el movimiento de los planetas podía explicarse asumiendo que el Sol se encuentra en una posición central y permanece inmóvil, en contraposición al 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 situaba en el centro del universo. El propio Copérnico estaba motivado principalmente por su insatisfacción técnica con el sistema anterior y no por el apoyo a ningún principio de mediocridad . ^{[ 3 ]}

Aunque el modelo heliocéntrico copernicano suele describirse como un modelo que "degradó" a la Tierra de su papel central en el modelo geocéntrico ptolemaico, fueron los sucesores de Copérnico, en particular Giordano Bruno del siglo XVI , quienes adoptaron esta nueva perspectiva. La posición central de la Tierra se había interpretado como estar en las "partes más bajas y sucias". En cambio, como dijo Galileo, la Tierra forma parte de la "danza de las estrellas" en lugar del "vertedero donde se acumulan la suciedad y los efímeros del universo". ^{[ 4 ] [ 5 ]} A finales del siglo XX, Carl Sagan preguntó: "¿Quiénes somos? Nos encontramos viviendo en un planeta insignificante de una estrella común y corriente, perdido en una galaxia escondida en algún rincón olvidado de un universo en el que hay muchas más galaxias que personas". ^{[ 6 ]}

Si bien el principio copernicano se deriva de la negación de supuestos anteriores, como el geocentrismo , el heliocentrismo o el galactocentrismo , que afirman que los humanos se encuentran en el centro del universo, es más sólido que el acentrismo , que simplemente sostiene que los humanos no están en el centro del universo. El principio copernicano presupone el acentrismo y, además, afirma que las observaciones humanas desde la Tierra son representativas de las observaciones desde la posición promedio en el universo. Michael Rowan-Robinson destaca el principio copernicano como la prueba de fuego del pensamiento moderno, afirmando que: «Es evidente que, en la era poscopernicana de la historia humana, ninguna persona racional y bien informada puede imaginar que la Tierra ocupe una posición única en el universo». ^{[ 7 ]}

La mayor parte de la cosmología moderna se basa en la suposición de que el principio cosmológico es casi, pero no exactamente, cierto a las escalas más grandes. El principio copernicano representa la suposición filosófica irreductible necesaria para justificarlo, cuando se combina con las observaciones. Si se asume el principio copernicano y se observa que el universo parece isótropo 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 isótropo alrededor de 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 cosmología en la era moderna, se predice que el universo se vuelve cada vez más homogéneo e isotrópico cuando se observa en escalas cada vez mayores, con poca estructura detectable en escalas de más de unos 260 millones de pársecs . ^{[ 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 en grandes escalas. Además, se han descubierto varias estructuras a gran escala, como el LQG de Clowes-Campusano , la Gran Muralla de Sloan , ^{[ 13 ]} U1.11 , el Huge-LQG , la Gran Muralla de Hércules-Corona Borealis , ^{[ 14 ]} el Arco Gigante , ^{[ 15 ]} y el Agujero Local ^{[ 16 ],} todo lo cual indica que la homogeneidad podría estar siendo 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 a lo largo del tiempo: esta luz distante ha tardado casi toda la edad del universo en llegar a la Tierra y muestra el universo cuando era joven. La luz más distante de todas, la radiación cósmica de fondo de microondas , es isotrópica al menos en una parte en mil.

Bondi y Thomas Gold utilizaron el principio copernicano para argumentar a favor del principio cosmológico perfecto que sostiene que el universo también es homogéneo en el tiempo, y es la base de la cosmología del estado estacionario . ^{[ 17 ]} 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 Gran Congelamiento o Gran Desgarro .

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

El principio copernicano nunca se ha demostrado, y en el sentido más general no puede demostrarse, pero está implícito en muchas teorías modernas de la física. Los modelos cosmológicos a menudo se derivan con referencia al principio cosmológico , ligeramente más general que el principio copernicano, y muchas pruebas de estos modelos pueden considerarse pruebas del principio copernicano. ^{[ 18 ]}

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

Un ejemplo destacado en este contexto es la cosmología inhomogénea , que modela el universo en expansión acelerada y la constante cosmológica observadas . En lugar de utilizar la idea actualmente aceptada de energía oscura , los modelos de cosmología inhomogénea proponen que el universo es mucho más inhomogéneo de lo que se supone actualmente; por ejemplo, que el Sistema Solar se encuentra en un vacío de baja densidad extremadamente grande. ^{[ 32 ]} Para coincidir con las observaciones, el Sistema Solar tendría que estar muy cerca del centro de este vacío, lo que contradice inmediatamente el principio copernicano.

Si bien en cosmología se suele decir que el modelo del Big Bang deriva del principio copernicano junto con las observaciones de corrimiento al rojo, puede considerarse válido incluso sin dicho principio, ya que la radiación cósmica de fondo de microondas , las nubes de gas primordiales y la estructura , evolución y distribución de las galaxias aportan evidencia, independientemente del principio copernicano, a favor del Big Bang. Sin embargo, los principios fundamentales del modelo del Big Bang, como la expansión del universo, se convierten en suposiciones similares al principio copernicano, en lugar de derivarse de él y de las observaciones.