Das aktuelle Standardmodell des Universums, Lambda-Cold Dark Matter, geht davon aus, dass sich das Universum gemäß dem geometrischen Begriff Lambda ausdehnt - der die kosmologische Konstante darstellt, die in Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie verwendet wird. Man könnte annehmen, dass Lambda dunkle Energie darstellt, eine mysteriöse Kraft, die das antreibt, was wir heute als beschleunigte Ausdehnung der Raumzeit kennen. Es wird dann angenommen, dass kalte dunkle Materie das Gerüst ist, das der Verteilung sichtbarer Materie in großem Maßstab im Universum zugrunde liegt.
Um jedoch einen vernünftigen Versuch zu unternehmen, zu modellieren, wie das Universum ist - und wie es sich in der Vergangenheit entfaltet hat und wie es sich in der Zukunft entfalten wird - müssen wir zunächst davon ausgehen, dass es überall ungefähr gleich ist.
Dies wird manchmal als kosmologisches Prinzip bezeichnet, das besagt, dass die Eigenschaften des Universums bei ausreichender Betrachtung für alle Beobachter gleich sind. Dies erfasst zwei Konzepte - das von Isotropie, was bedeutet, dass das Universum überall ungefähr gleich aussieht (das heißt Du) schauen und Homogenität, was bedeutet, dass die Eigenschaften des Universums ungefähr gleich aussehen irgendein Beobachter, wo immer sie sind und wohin sie schauen. Homogenität ist nicht etwas, von dem wir erwarten können, dass es jemals durch Beobachtung bestätigt wird. Daher müssen wir davon ausgehen, dass der Teil des Universums, den wir direkt beobachten können, eine faire und repräsentative Stichprobe für den Rest des Universums ist.
Eine Beurteilung der Isotropie ist zumindest theoretisch in unserem vergangenen Lichtkegel möglich. Mit anderen Worten, wir schauen in das Universum und erhalten historische Informationen darüber, wie es sich in der Vergangenheit verhalten hat. Wir gehen dann davon aus, dass sich die Teile des Universums, die wir beobachten können, bis heute auf konsistente und vorhersehbare Weise verhalten haben - obwohl wir nicht bestätigen können, ob dies wahr ist, bis mehr Zeit vergangen ist. Aber irgendetwas außerhalb unseres Lichtkegels ist nicht etwas, von dem wir erwarten können, dass wir es jemals erfahren, und daher können wir immer nur annehmen, dass das Universum durchgehend homogen ist.
Maartens versucht, ein Argument dafür zu entwickeln, warum es für uns vernünftig sein könnte anzunehmen, dass das Universum homogen ist. Wenn das Universum, das wir beobachten können, über die Zeit ein konsistentes Maß an Isotropie aufweist, deutet dies im Wesentlichen darauf hin, dass sich unser Teil des Universums auf eine Weise entfaltet hat, die damit übereinstimmt, dass es Teil eines homogenen Universums ist.
Die Isotropie des beobachtbaren Universums kann stark impliziert werden, wenn Sie in eine beliebige Richtung schauen und Folgendes finden:
• konsistente Materieverteilung;
• Gleichmäßige Volumengeschwindigkeiten von Galaxien und galaktischen Clustern, die sich durch universelle Expansion von uns entfernen.
• konsistente Messungen des Winkeldurchmessers (wenn Objekte gleicher absoluter Größe in größerer Entfernung kleiner aussehen - bis zu einer Entfernung von Rotverschiebung 1,5, wenn sie größer aussehen - siehe hier); und
• Gleichmäßige Gravitationslinse durch großflächige Objekte wie galaktische Cluster.
Diese Beobachtungen stützen die Annahme, dass sowohl die Materieverteilung als auch die zugrunde liegende Raum-Zeit-Geometrie des beobachtbaren Universums isotrop sind. Wenn diese Isotropie für alle Beobachter gilt, stimmt das Universum mit der Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker-Metrik (FLRW) überein. Dies würde bedeuten, dass es homogen, isotrop und ist in Verbindung gebracht - damit Sie überall hin reisen können (einfach verbunden) - oder es könnte Wurmlöcher haben (mehrfach verbunden) Sie können also nicht nur überall hin reisen, sondern es gibt auch Abkürzungen.
Das hat das beobachtbare Universum immer isotrop war - und wird es wahrscheinlich auch in Zukunft bleiben - wird stark durch Beobachtungen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds gestützt, der bis zu einem feinen Maßstab isotrop ist. Wenn dieselbe Isotropie für alle Beobachter sichtbar ist, ist es wahrscheinlich, dass das Universum auch homogen ist, ist und immer homogen sein wird.
Schließlich appelliert Maartens an das kopernikanische Prinzip - das besagt, dass wir nicht nur wir sind nicht das Zentrum des Universums, aber unsere Position ist weitgehend willkürlich. Mit anderen Worten, der Teil des Universums, den wir beobachten können, kann durchaus eine faire und repräsentative Stichprobe des weiteren Universums sein.
Weiterführende Literatur: Maartens Ist das Universum homogen?
