In der modernen physischen Kosmologie ist der kosmologische Grundsatz die Arbeitsannahme, dass Beobachter auf der Erde keine ungewöhnliche oder privilegierte Position innerhalb des Weltalls als Ganzes, beurteilt als Beobachter der physischen durch gleichförmige und universale Gesetze der Physik erzeugten Phänomene besetzen. Weil Astronom William Keel erklärt:

Der kosmologische Grundsatz enthält drei implizite Qualifikationen und zwei prüfbare Folgen. Die erste implizite Qualifikation ist, dass "Beobachter" jeden Beobachter an jeder Position im Weltall, nicht einfach jeden menschlichen Beobachter an jeder Position auf der Erde vorhaben: Wie Andrew Liddle sagt, "bedeutet der kosmologische Grundsatz [dass] das Weltall dasselbe schaut, wer auch immer und wo auch immer Sie sind."

Die zweite implizite Qualifikation ist, dass "schaut, bedeutet dasselbe" physische Strukturen notwendigerweise, aber die Effekten von physischen Gesetzen in erkennbaren Phänomenen nicht. So legen Wellenlänge-Verhältnisse, die für verschiedene ionische Arten in den Absorptionsspektren von Quasisterngegenständen (QSO oder Quasare) beobachtet sind, eine Grenze auf jeder Schwankung in der Feinstruktur, die zu weniger als 1 Teil in der 1 Million zu einer Entfernung im Raum (und Zeit) z = 3 (ungefähr 6500 megaparsecs oder 11.5 Milliarden Jahre) unveränderlich ist; da die unveränderliche Feinstruktur durch die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit des Lichtes (c), die Konstante von Planck (h) und der Elektronanklage (e) bestimmt wird, werden diese physischen Konstanten ebenso beschränkt.

Die dritte Qualifikation, die mit dem zweiten verbunden ist, ist, dass die Schwankung in physischen Strukturen überblickt werden kann, vorausgesetzt dass das die Gleichförmigkeit von aus der Beobachtung gezogenen Schlüssen nicht gefährdet: Die Sonne ist von der Erde verschieden, unsere Milchstraße ist von einem schwarzen Loch, einem Milchstraße-Fortschritt dazu verschieden, aber nicht treten Sie von uns zurück, und das Weltall hat eine "schäumende" Textur von Milchstraße-Trauben und Leere, aber keine dieser verschiedenen Strukturen scheint, die grundlegenden Gesetze der Physik zu verletzen.

Die zwei prüfbaren Strukturfolgen des kosmologischen Grundsatzes sind Gleichartigkeit und Isotropie. Gleichartigkeit bedeutet, dass dieselben Beobachtungsbeweise für Beobachter an verschiedenen Positionen im Weltall verfügbar sind ("der Teil des Weltalls, das wir sehen können, ist eine schöne Probe"). Isotropie bedeutet, dass dieselben Beobachtungsbeweise durch das Schauen in jeder Richtung im Weltall verfügbar sind ("dieselben physischen Gesetze, gelten überall"). Die Grundsätze sind verschieden, aber nah zusammenhängend, weil ein Weltall, das isotropisch von irgendwelchen zwei (für eine sphärische Geometrie, drei) Positionen scheint, auch homogen sein muss.

Der kosmologische Grundsatz ist mit der beobachteten Isotropie im Einklang stehend: (i) der himmlische Vertrieb von Radiomilchstraßen, die über den kompletten Himmel, (ii) der in großem Umfang Raumvertrieb von Milchstraßen zufällig verteilt werden, die ein zufällig verwirrtes Web von Trauben und Leere bis zu ungefähr 400 megaparsecs in Breite, (iii) der isotropische Vertrieb der beobachteten roten Verschiebung in den Spektren von entfernten Milchstraßen bilden, die eine gleichförmige Vergrößerung des Raums oder Flusses von Hubble in allen Richtungen, und (iv) die kosmische Mikrowellenhintergrundradiation, die Reliquie-Radiation einbezieht, die durch die Vergrößerung und das Abkühlen des frühen Weltalls veröffentlicht ist, das in allen Richtungen zu innerhalb von 1 Teil in 100,000 unveränderlich ist. Zum Beispiel verbinden tiefe Himmel-Milchstraße-Überblicke, wie der Sloan Digitalhimmel-Überblick oder 2dF Milchstraße-Rotverschiebungsüberblick, Gesichtslinie-Milchstraße-Positionen mit roten Verschiebungsdaten, um dreidimensionale Karten der Milchstraße zu erzeugen, die sich über ein geschätztes mehr als 4 Milliarden Lichtjahre breites Gebiet (ein roter Verschiebungsradius von z> 0.20) sammelt; statistische auf diese Karten angewandte Tests bestätigen, dass Isotropie für verschiedene Gesichtspunkte innerhalb ihrer gilt. Der kosmische Mikrowellenhintergrund ist dasselbe von allen Teilen des Himmels noch in der kosmologischen Theorie, die diese in völlig verschiedenen Teilen des frühen Weltalls hervorgebracht haben müssen.

Der kosmologische Grundsatz wird zuerst klar in Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (1687) von Isaac Newton behauptet. Im Gegensatz zu früheren klassischen oder mittelalterlichen Kosmologien, in denen sich Erde am Zentrum des Weltalls ausgeruht hat, hat Newton die Erde als ein Bereich in der Augenhöhlenbewegung um die Sonne innerhalb eines leeren Raums begrifflich gefasst, der sich gleichförmig in allen Richtungen zu unermesslich großen Entfernungen ausgestreckt hat. Er hat dann, durch eine Reihe von mathematischen Beweisen auf ausführlichen Beobachtungsdaten der Bewegungen von Planeten und Kometen gezeigt, dass ihre Bewegungen durch einen einzelnen Grundsatz der "universalen Schwerkraft" erklärt werden konnten, die ebenso für die Bahnen der galiläischen Monde um Jupiter, des Monds um die Erde, die Erde um die Sonne, und zu fallenden Körpern auf der Erde gegolten hat. D. h. er hat die gleichwertige materielle Natur aller Körper innerhalb des Sonnensystems behauptet, die identische Natur der Sonne und entfernten Sterne ("das Licht der festen Sterne ist von derselben Natur mit dem Licht der Sonne... und damit die Systeme der festen Sterne, durch ihren Ernst, auf einander nicht fallen sollten, [Gott] hat hath jene Systeme in riesigen Entfernungen von einander" gelegt), und so die gleichförmige Erweiterung der physischen Gesetze der Bewegung zu einer großen Entfernung außer der Beobachtungsposition der Erde selbst.

Implikationen

Der kosmologische Grundsatz vertritt sowohl den Grundsatz, auf dem kosmologische Theorie als auch Beobachtung weitergehen können und eine "ungültige" Hypothese der Gleichförmigkeit, die ein Gebiet der aktiven Forschungsuntersuchung ist. Viele wichtige Fortschritte in der Astronomie und Kosmologie und der Formulierung von neuen kosmologischen Theorien, sind durch die Entschlossenheit von offenbaren Übertretungen des kosmologischen Grundsatzes vorgekommen. Zum Beispiel hat die ursprüngliche Entdeckung, dass weite Milchstraßen geschienen sind, höher geisterhafte rote Verschiebungen zu haben, als in der Nähe von Milchstraßen (eine offenbare Übertretung der Gleichartigkeit) zur Entdeckung des Flusses von Hubble, der metrischen Vergrößerung des Raums geführt, der ebenso in allen Positionen vorkommt (Gleichartigkeit wieder herstellend).

Das Weltall wird jetzt beschrieben als, eine Geschichte zu haben, mit dem Urknall anfangend und durch verschiedene Zeitalter von stellaren und Milchstraße-Bildung weitergehend. Weil diese Geschichte zurzeit (nach dem ersten Bruchteil einer Sekunde nach dem Ursprung) fast völlig in Bezug auf bekannte physische Prozesse und Partikel-Physik beschrieben wird, wird der kosmologische Grundsatz erweitert, um die Gleichartigkeit der kosmologischen Evolution über den anisotropy der Zeit zu behaupten: D. h. frühere Zeiten sind zur "Entfernung vom Beobachter" in der Raum-Zeit identisch, die als die rote Verschiebung des Lichtes bewertet wird, das vom beobachteten himmlischen Gegenstand ankommt: Der kosmologische Grundsatz wird bewahrt, weil dieselbe Folge der Evolution in allen Richtungen von der Erde beobachtet wird und abgeleitet wird, um zur Folge identisch zu sein, die von jeder anderen Position im Weltall beobachtet würde.

Beobachtungen von entfernten Milchstraßen offenbaren, dass als die Entfernung von den Erdzunahmen sich die Dichte von Milchstraßen erhebt und ihr "Metall"-Inhalt (Verhältnisverhältnis von chemischen Elementen, die schwerer sind als Lithium) Niedergänge. Um dafür verantwortlich zu sein, weist das, Wissenschaftler, die den kosmologischen Grundsatz anwenden, darauf hin, dass schwerere Elemente im "Urknall" nicht geschaffen wurden, aber durch nucleosynthesis in riesigen Sternen erzeugt und über eine Reihe von supernovae Explosionen und neuer Sternbildung von den supernovae Resten vertrieben wurden, was bedeutet, dass schwerere Elemente mit der Zeit anwachsen würden. Die Hypothese der kosmologischen Geschichte wird auch durch die Tatsache unterstützt, dass noch viele fragmentarische, aufeinander wirkende und Milchstraßen in der ungewöhnlichen Form an hohen roten Verschiebungen (frühere Zeit) gefunden werden als im lokalen Weltall (Gegenwart), Evolution in der Milchstraße-Struktur ebenso andeutend.

Eine zusammenhängende Implikation des kosmologischen Grundsatzes ist, dass die größten getrennten Strukturen im Weltall im mechanischen Gleichgewicht sind. Gleichartigkeit und Isotropie der Sache an den größten Skalen würden darauf hinweisen, dass die größten getrennten Strukturen Teile einer einzelnen homogenen Form wie die Krumen sind, die das Interieur eines Kuchens zusammensetzen. In äußersten kosmologischen Entfernungen kann das Eigentum des mechanischen Gleichgewichts in zur Gesichtslinie seitlichen Oberflächen empirisch geprüft werden; jedoch, unter der Annahme des kosmologischen Grundsatzes, kann es nicht Parallele zur Gesichtslinie entdeckt werden (sieh Zeitachse des Weltalls).

Kosmologen geben zu, dass in Übereinstimmung mit Beobachtungen von entfernten Milchstraßen ein Weltall nichtstatisch sein muss, wenn es dem kosmologischen Grundsatz folgt. 1923 hat Alexander Friedmann eine Variante der Gleichungen von Einstein der allgemeinen Relativität dargelegt, die die Dynamik eines homogenen isotropischen Weltalls beschreiben. Unabhängig, Georges Lemaître abgeleitet 1927 die Gleichungen eines dehnbaren Weltalls von den Allgemeinen Relativitätsgleichungen. So wird ein nichtstatisches Weltall auch einbezogen, von Beobachtungen von entfernten Milchstraßen als das Ergebnis unabhängig, den kosmologischen Grundsatz auf die allgemeine Relativität anzuwenden.

Siehe auch

• Kopernikanischer Grundsatz
• Friedmann Lemaître Robertson Walker metrischer
• In großem Umfang Struktur des Weltalls
• Metrische Vergrößerung des Raums
• Vollkommener kosmologischer Grundsatz
• Rotverschiebung
• Hintergrundunabhängigkeit