Planck-Ära

Die Planck-Ära bezeichnet das früheste Stadium des Universums unmittelbar nach dem Urknall. Sie umfasst den Zeitraum von t = 0 bis etwa t = 5,4 × 10⁻⁴⁴ Sekunden (eine Planck-Zeit). In dieser Phase war das gesamte beobachtbare Universum kleiner als die Planck-Länge und heißer als die Planck-Temperatur.

Unter diesen extremen Bedingungen waren alle vier fundamentalen Wechselwirkungen (Gravitation, Elektromagnetismus, starke und schwache Kernkraft) vermutlich in einer einzigen vereinheitlichten Kraft zusammengefasst. Quanteneffekte dominierten die Gravitation, und die üblichen Konzepte von Raum und Zeit hatten möglicherweise keine Bedeutung. Eine Beschreibung dieser Phase erfordert eine vollständige Theorie der Quantengravitation, die bisher nicht existiert.

Nach dem Ende der Planck-Ära begann die Abkühlung des Universums und die Kräfte spalteten sich nacheinander auf. Zuerst trennte sich die Gravitation ab, dann die starke Kernkraft (was möglicherweise die kosmische Inflation auslöste), und schließlich spalteten sich die elektromagnetische und die schwache Kraft auf. Jeder dieser Phasenübergänge formte das Universum grundlegend.

Die Planck-Ära ist eines der großen ungelösten Rätsel der Physik und ein beliebtes Thema in der spekulativen Science-Fiction. Stephen Baxters Roman Timelike Infinity beschäftigt sich mit der Manipulation der frühesten kosmischen Epochen, und in Greg Egans Werk werden die physikalischen Grundlagen des Universums bis an die Planck-Skala hinterfragt.

Es gibt mehrere theoretische Kandidaten für eine Beschreibung der Planck-Ära. Die Loop-Quantengravitation (LQG) modelliert die Raumzeit als diskretes Netzwerk aus Schleifen auf der Planck-Skala. In dieser Theorie gab es keinen singulären Urknall, sondern einen Urprall (Big Bounce): Das Universum kollabierte aus einem Vorgänger-Universum und expandierte neu. Wenn das stimmt, trägt unser Universum Informationen aus dem vorherigen in sich, theoretisch nachweisbar als anomale Muster im kosmischen Mikrowellenhintergrund.

Penrose vertritt mit seiner Konformen Zyklischen Kosmologie eine andere Version eines zyklischen Universums: Jeder Äon endet im Wärmetod, einem Zustand höchster Entropie, in dem alle Schwarzen Löcher durch Hawking-Strahlung verdampft sind. Dieser Zustand ist aber konform äquivalent zu einem neuen Urknall, weil alle Massen verschwunden sind und die Physik keine Maßstabsskala mehr hat. In Penroses Modell gibt es keine Planck-Ära im herkömmlichen Sinne, sondern eine nahtlose Übergabe von Äon zu Äon.