Zasada kosmologiczna

Głębokie Południowe Pole Hubble’a demonstruje zasadę kosmologiczną

Zasada kosmologiczna – postulat w kosmologii teoretycznej i obserwacyjnej używany w co najmniej dwóch znaczeniach:

• słabszym: prawa fizyki są identyczne w całym Wszechświecie,
• mocniejszym (silniejszym): Wszechświat jest jednorodny i izotropowy w dużych skalach przestrzennych. Innymi słowy: dla dowolnie położonego obserwatora wygląda podobnie, a uśrednione parametry go charakteryzujące są wszędzie takie same.

W obydwu wypadkach zasada kosmologiczna bywa też nazywana zasadą kopernikańską  – mimo że ten termin ma również inne znaczenie, a Kopernik nie postulował zasady kosmologicznej.

Postulat ten ma przesłanki filozoficzne (brzytwa Ockhama), a także obserwacyjne. Obserwacje te dotyczą zarówno izotropowości kosmicznego promieniowania tła, jak również rozkładu galaktyk w skali setek megaparseków.

Zasada kosmologiczna w różnych modelach Wszechświata

Większość modeli kosmologicznych była i jest konstruowana zgodnie z tą zasadą:

• model Lambda-CDM – uznawany za standardowy,
• Wszechświat Friedmana – dawny model standardowy i podstawa współczesnego,
• model stacjonarny – por. dalsza sekcja,
• Wszechświat de Sittera – o znaczeniu głównie historycznym i teoretycznym.
• model Einsteina, tzw. Wszechświat cylindryczny – historycznie pierwszy model relatywistyczny.

Rozważa się też modele łamiące zasadę kosmologiczną – zwykle po jednym z jej elementów.

• Modele niejednorodne:
  • model Lemaître'a-Tolmana-Bondiego,
  • model Szekeresa.
• Modele anizotropowe:
  • model Bianchiego.

Doskonała zasada kosmologiczna

Dawniej rozważano również możliwość obowiązywania doskonałej zasady kosmologicznej, według której obraz Wszechświata nie zależy nie tylko od miejsca, ale i czasu obserwacji, zatem średnia gęstość materii pozostawałaby stała w czasie (model stanu stacjonarnego). Zasada niezakładająca niezmienności czasowej nazywana była słabą zasadą kosmologiczną.

Postulat ten dawał się pogodzić nawet z obserwowanym faktem ucieczki galaktyk, ponieważ wymagał kompensującej kreacji materii na niemierzalnym poziomie, tj. dwa atomy na km³ na rok. Doskonała zasada kosmologiczna została zarzucona po odkryciu mikrofalowego promieniowania tła, którego istnienie i właściwości świadczą o tym, że Wszechświat był w przeszłości znacznie gęstszy i gorętszy.

Inne teorie

Prawdziwość zasady kosmologicznej jest kwestionowana przez niektóre dane obserwacyjne takie jak ciemny przepływ  i Huge-LQG, które sugerują, że we Wszechświecie istnieją struktury zbudowane na bardzo dużą skalę, w przypadku Huge-LQG o rozmiarach sięgających jednej dwudziestej widzialnego Wszechświata .

Bibliografia

Książki

• Michał Heller: Ewolucja kosmosu i kosmologii. Wyd. II. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1985. ISBN 83-01-04618-X.
• Michał Heller: Wszechświat u schyłku stulecia. Kraków: Znak, 1994. ISBN 83-7006-348-9.
• Michał Heller: Początek jest wszędzie. Nowa hipoteza pochodzenia Wszechświata. Warszawa: Prószyński i S-ka, 2002. ISBN 83-7255-127-8.
• Michał Heller, Tadeusz Pabjan: Elementy filozofii przyrody. Kraków: Copernicus Center Press, 2014. ISBN 978-83-7886-065-5.

Strony internetowe

• Jacob Aron: Largest structure challenges Einstein's smooth cosmos. newscientist.com, 2013-01-11. [dostęp 2013-01-13]. (ang.).
• Paul Harpen: Dark Flow: Tugs from Beyond the Observable Universe?. pbs.org, 2012-05-31. [dostęp 2013-01-13]. (ang.).
• KrzysztofK. Turzyński KrzysztofK., Wieloświat i nowe życie zasady antropicznej, [w:] pismo „Delta”, deltami.edu.pl, sierpień 2014, ISSN 0137-3005 [dostęp 2021-09-14]  (pol.).

Literatura

• Jerzy Stodółkiewicz: Astrofizyka ogólna z elementami geofizyki. Wyd. 3. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1977, seria: Biblioteka fizyki.