Kosmologii lze představit pouze vytvořením zjednodušujících předpokladů nazývaných „ kosmologické principy “. Bez této rafinovanosti by bylo skutečně nutné znát rychlosti a polohy všech částic ve vesmíru, což je prostě nemožné.
V současné době existují čtyři hlavní principy:
Kosmologický princip homogenity a izotropie je dnes hypotéza obecně považovaná za ověřenou, že Vesmír je prostorově homogenní , to znamená, že jeho obecný vzhled nezávisí na poloze pozorovatele. Důsledkem je, že člověk nezastává ve vesmíru privilegované postavení na rozdíl od geocentrické teorie (nyní opuštěné), ale v souladu s Koperníkovým principem . V praxi kosmologický princip také předpokládá, že vesmír je izotropní , to znamená, že jeho vzhled nezávisí na směru, ve kterém je pozorován (například rychlost jeho expanze nezávisí na směru).
Kosmologický princip implicitně formuloval Albert Einstein v roce 1917, když hledal řešení rovnic obecné relativity popisujících Vesmír jako celek. Tyto rovnice jsou extrémně složité a obecně nepřipouštějí jednoduchá řešení. Zůstává však možné je vyřešit, pokud předpokládáme, že prostor má dostatečný počet symetrií , jako v případě kosmologického principu. Na počátku 30. let to pak formuloval výslovněji Edward Milne .
Kosmologický princip nebyl v době, kdy byl představen Einsteinem, podporován robustními pozorováními, protože nebyl identifikován žádný objekt mimo Mléčnou dráhu . Bylo to posíleno pozorováními, protože dokázali ověřit, že pozorovatelný vesmír byl skutečně homogenní a izotropní na stále větší vzdálenosti (několik desítek miliard světelných let pro celý svět). “Pozorovatelný vesmír).
Dnes musí každý kosmologický model, který tvrdí, že popisuje Vesmír, vycházet z kosmologického principu, nebo alespoň vysvětlit, proč jej pozorovatelný vesmír respektuje.
Kosmologický princip je dobře ověřen pozorováním. Nejviditelnějším důkazem v tomto smyslu je téměř dokonalá izotropie kosmického rozptýleného pozadí . Na druhou stranu není a priori zřejmé , že Vesmír respektuje kosmologický princip: pokud by v minulosti nebyl Vesmír dokonale homogenní a izotropní, účinek gravitace by měl tendenci zesilovat již existující nehomogenity mechanismem známým jako Nestabilita džínů . Ospravedlnění kosmologického principu tak po dlouhou dobu naráželo na potřebu představit si pro primordiální vesmír původně dostatečně homogenní stav, což se obecně považuje za nepříliš kosmetický a neopodstatněný. Tento problém se obecně označuje jako horizontální problém . Jakýkoli seriózní kosmologický model musí poskytnout vysvětlení problému horizontu, obecně tím, že navrhne fyzický proces vysvětlující, jak by mohl vesmír, nebo v každém případě část přístupná našim pozorováním, projít ze stavu původně neuspořádaného v homogenním a izotropním Stát. Vesmírná inflace byl první model nabídnout takové realistické vysvětlení, která zůstává dodnes nejpřesvědčivější.
Objevy v Leden 2013ze skupiny kvasarů Huge-LQG , poté v roce 2016 z Velké zdi Herkules-boreální koruny (Her-CrB GW). může zpochybnit pracovní hypotézu, která je kosmologickým principem.
V návaznosti na úspěch kosmologického principu homogenity a izotropie navrhli vědci jako Fred Hoyle , Thomas Gold a Hermann Bondi na konci 50. let silnější verzi kosmologického principu, Perfect Cosmological Principle , ve kterém je vesmír totožný sám se sebou. pouze překladem v prostoru, ale také překladem v čase. Vesmír, který je navíc v expanzi, je způsob, jak sladit tyto dva předpoklady, předpokládat proces kontinuálního vytváření hmoty, aby kompenzoval ředění v důsledku expanze: je to teorie stacionárního stavu . Tento model, doba v soutěži s časem Velkého třesku (druhý založený na kosmologickém principu homogenity a izotropie), byl opuštěn po několik desetiletí kvůli jeho neschopnosti zohlednit všechna kosmologická pozorování. existence kosmického rozptýleného pozadí.
Tento třetí princip vyžaduje, aby nejen vesmír zůstal totožný s sebou translací v prostoru a čase, ale také aby geometrie časoprostoru, včetně průměrné vzdálenosti mezi dvěma galaxiemi, zůstala globálně konstantní. Proto překonává dokonalý kosmologický princip. Používá ho C. Johan Masreliez pro „model expanze vesmíru v měřítku“ nebo EST pro teorii rozšiřování časoprostoru nebo zkratku SEC pro angličtinu v měřítku rozšiřující kosmos .
Důkaz, že je vesmír homogenní, se ukazuje jako relativně obtížný, protože pozorování umožňuje s přesností zkoumat pouze blízký vesmír. Pozorování vzdálenějších oblastí odhaluje nebeské objekty, které se někdy liší, protože pozorovací předsudky (viz Malmquistovo zkreslení ) přednostně odhalují objekty, které jsou vzácnější a jasnější než objekty v blízkém vesmíru. Několik vzácných vědců bylo proto vedeno k tomu, aby navrhli kosmologické modely založené na nehomogenním rozdělení hmoty, někdy podle fraktálního zákona . Takové modely byly navrženy francouzsko - americkým astronomem Gérardem de Vaucouleurs na začátku 70. let , ale od té doby byly opuštěny. V této souvislosti kosmologický princip uvádí, že pozorovatel je v průměru umístěn v určité vzdálenosti od nadměrné hustoty dané velikosti, ve větší vzdálenosti od větší nadměrné hustoty atd. .