Urknall

Als Urknall (englisch Big Bang) bezeichnet man das früheste Anfangsstadium des Universums nach einer angenommenen Entstehung von Materie, Raum und Zeit vor etwa 13,8 Milliarden Jahren. „Urknall“ bezeichnet dabei keine Explosion in einem bestehenden Raum, sondern die extrem schnelle Ausdehnung des Raums selbst aus einer ursprünglichen Singularität. Diese ergibt sich formal, indem man die beobachtete Entwicklung des expandierenden Universums mithilfe der Allgemeinen Relativitätstheorie zeitlich zurückverfolgt und sich dabei rechnerisch einem Punkt nähert, an dem die Materie- und Energiedichte unendlich und alle räumlichen Abstände zu Null werden. Setzt man diesen Punkt als Anfang ${\displaystyle t=0}$ der Zeit, dann hatte das Universum nach dem Standardmodell der Kosmologie bei ungefähr ${\displaystyle t=10^{-4}\;\mathrm {s} }$ eine Ausdehnung von ${\displaystyle 10^{14}\;\mathrm {m} }$ (etwa 700-mal der Abstand Erde-Sonne), eine Temperatur von ${\displaystyle 10^{12}\,\mathrm {K} }$ (etwa das ${\displaystyle 4\cdot 10^{11}}$fache der heutigen Durchschnittstemperatur des Universums) und eine Dichte von ${\displaystyle 10^{18}\,\mathrm {kg/m^{3}} }$ (etwa das fünffache der Dichte in Atomkernen). Ab diesem Zustand kann das Universum mit den bekannten und durch Experimente und Beobachtungen gestützten physikalischen Theorien wie Allgemeine Relativitätstheorie und Quantenfeldtheorie beschrieben werden. Die Zeit ab etwa 300.000 bis 400.000 Jahre nach dem Urknall, als sich stabile Atome bilden konnten und das Universum durchsichtig wurde, wird nicht mehr zum Bereich des Urknalls gezählt.

Für noch frühere Zeitpunkte oder sogar eine Zeit vor dem Urknall gibt es in der heutigen Physik keine gesicherten Erkenntnisse und daher keine allgemein akzeptierte Beschreibung. In ihrer derzeitigen Form können die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenfeldtheorie weder allein noch zusammengenommen diese Lücke schließen, sondern möglicherweise erst eine noch zu entwickelnde Theorie der Quantengravitation, die beide umfasst.

Bisherige Theorien des Urknalls extrapolieren von ${\displaystyle t=10^{-4}\;\mathrm {s} }$ weiter zurück bis etwa eine Planck-Zeit (${\displaystyle t\approx 10^{-43}\;\mathrm {s} }$). Auch sie beschreiben also nicht den allerersten Anfang des Universums selbst, sondern das sehr frühe Universum in seiner zeitlichen Entwicklung.