Wie ist das mit dem Beginn der Welt

Der Urknall (aus ur- „zuerst“ und Knall) ist in der modernen Kosmologie der Beginn des Universums. Er ereignete sich nach dem kosmologischen Standardmodell (Lambda-CDM-Modell) vor etwa 13,8 Milliarden Jahren. Im Rahmen der Urknalltheorie wird nicht der eigentliche Urknall beschrieben, sondern das frühe Universum in seiner zeitlichen Entwicklung nach dem Urknall.

Der „Urknall“ bezeichnet keine Explosion in einem bestehenden Raum, sondern die gemeinsame Entstehung von Materie, Raum und Zeit aus einer ursprünglichen Singularität. Diese ergibt sich formal, indem man die Entwicklung des expandierenden Universums zeitlich rückwärts bis zu dem Punkt betrachtet, an dem die Materie- und Energiedichte unendlich wird. Demnach muss noch kurz nach dem Urknall die Dichte des Universums die Planck-Dichte übertroffen haben, ein Zustand, in dem die zugrunde liegende Allgemeine Relativitätstheorie ihre Gültigkeit verliert und der sich allenfalls durch eine noch unbekannte Theorie der Quantengravitation beschreiben ließe. Daher gibt es in der heutigen Physik keine allgemein akzeptierte Theorie für das sehr frühe Universum und den Urknall selbst.

Als Begründer der Urknall-Theorie gilt der belgische Theologe und Physiker Georges Lemaître, der 1931 für den heißen Anfangszustand des Universums den Begriff „primordiales Atom“ oder „Uratom“, später auch „kosmisches Ei“ verwendete. Ein früher Vorläufer war 1225 der englische Gelehrte und Bischof Robert Grosseteste, der in seinem Werk De luce (Über das Licht) die Grundidee eines Urknalls beschrieb.^[1][2] Der englische Begriff Big Bang (wörtlich also ‚Großer Knall‘) wurde von Fred Hoyle geprägt, der mit dieser Wortwahl die Theorie unglaubwürdig erscheinen lassen wollte, weil er Anhänger der dazu konkurrierenden Steady-State-Theorie war. Die Steady-State-Theorie verlor in den 1960er Jahren an Zustimmung, als die Urknalltheorie zunehmend durch astronomische Beobachtungen bestätigt wurde, und wird heute nur noch von einer Minderheit der Kosmologen untersucht.

Mit dem Begriff Urknall ist der Anfangspunkt der Entstehung von Materie und Raumzeit gemeint. Ein solcher Anfang ergibt sich aus kosmologischen Theorien, in denen die von Astronomen beobachtete Expansion des Universums zurückgerechnet wird bis zu einem Zeitpunkt, an dem alle Materie und Strahlung in einem engen Raumgebiet konzentriert war. Der eigentliche Urknall liegt noch davor und bezeichnet den formalen Zeitpunkt, an dem die Energiedichte unendlich wäre. Da die etablierten physikalischen Theorien wie Quantenfeldtheorie und allgemeine Relativitätstheorie die Existenz von Raumzeit und Materie voraussetzen, lässt sich der eigentliche Urknall mit ihnen nicht beschreiben. Sie sind auch nicht auf Vorgänge anwendbar, die in kleineren Zeiten als die Planck-Zeit (ca. 10⁻⁴³ Sekunden) ablaufen. Diese für die bestehenden physikalischen Theorien prinzipiell unzugängliche Zeit direkt nach dem Urknall wird als Planck-Ära bezeichnet. Ab etwa 10⁻⁶ Sekunden nach dem Urknall hatte sich das Universum so weit ausgedehnt und abgekühlt, dass seine weitere Entwicklung von Prozessen bestimmt wurde, wie sie heute in der Elementarteilchenphysik beobachtet werden können.

Die Urknalltheorien behandeln die Entwicklung des Universums von einem Zeitpunkt, zu dem der Urknall deutlich mehr als eine Planck-Zeit zurückliegt, bis zu etwa 300.000 bis 400.000 Jahre danach, als sich stabile Atome bilden konnten und das Universum durchsichtig wurde. Die weitere Entwicklung wird nicht mehr zum Bereich des Urknalls gezählt.