Geometrie vesmíru

Spolu s heliocentrickou soustavou formuloval také Mikuláš Koperník koperníkovský princip:

Země není na privilegovaném místě ve vesmíru.

Tento poznatek vychází z názorů na stavbu vesmíru v minulosti, kdy se astronomové domnívali, že Země toto výsadní postavení má. Existuje ještě silnější verze koperníkovského principu:

Ve vesmíru není privilegovaného místa.

To znamená, že pozorovatel nacházející se v libovolném místě ve vesmíru uvidí stejný globální obraz jako pozorovatel na Zemi.

Globální obraz znamená, že si pozorovatel nevšímá „detailů“ v oblastech 100 Mpc až 1000 Mpc. Mohou se tedy lišit např. tvary souhvězdí, vzdálenosti jednotlivých hvězd od pozorovatele, … ale celkový pohled na vesmír zůstává stejný.

Na velkých vzdálenostech je tedy vesmír homogenní.

Analogicky je to s částicovou fyzikou: na malých vzdálenostech se projeví nehomogenita složení látky (jednotlivé atomy v prázdném prostoru, jednotlivé nukleony v prázdném prostoru atomového jádra, …), která ale při větším „odstupu“ mizí.

Ze Země pozorujeme izotropní vesmír, tzn. že na základě koperníkovského principu je i celý pozorovatelný vesmír izotropní. Z koperníkovského principu také mimo jiné plyne, že v celém vesmíru platí stejné fyzikální zákony. Kdyby tomu tak totiž nebylo, nebylo by možné provádět kvalifikované předpovědi a na základě pozorování činit nějaké závěry.

Existuje možnost, že zákony „na velkých měřítkách“ (kupy galaxií, nadmuly galaxií, …) nebudou stejné jako na malých měřítkách (běžný svět, v němž žijeme), ale zatím existenci těchto „nových“ fyzikálních zákonů nic nenaznačuje.

Podobný problém je i ve fyzice mikrosvěta - některé jevy mikrosvěta (fotoelektrický jev, tunelový jev, …) nelze vysvětlit bez kvantové fyziky, kterou v běžném životě k popisu světa nepotřebujeme.

Uvedené vlastnosti vesmíru se tedy shrnují do kosmologického principu:

Vesmír je globálně izotropní a homogenní.

To znamená, že se vesmír jeví ve všech směrech stejný (má stejné vlastnosti, ve všech směrech od místa pozorovatele leží stejné množství hvězd, …) a navíc je rozložení hmoty ve vesmíru rovnoměrné (nutno ovšem dělat průměr přes velké oblasti s rozměry stovek až tisíců Mpc).