Im Jahr 1929 arbeitete Edwin Hubble am Mount Wilson Observatory mit dem damals größten Teleskop der Welt und stellte einen verblüffenden Datensatz zusammen. Er hatte Entfernungen zu Galaxien gemessen — mithilfe von Henrietta Leavitts Cepheiden-Kalibrierung von 1908 — und die Rotverschiebungen ihres Lichts. Das Muster war unverkennbar: je weiter eine Galaxie entfernt war, desto schneller entfernte sie sich. Hubbles Gesetz, v = H₀ · d, ließ nur eine Deutung zu — das Universum expandiert. Spult man die Expansion zurück, dann lag in einem endlichen Augenblick alles in einem einzigen Punkt. Das Universum hatte einen Anfang. Der Augenblick erhielt den Namen Urknall — ein spöttisches Wort, das Fred Hoyle 1949 in einer BBC-Sendung prägte. Hoyle verlor die Debatte; der Begriff blieb haften.
Das Universum expandiert — nicht in irgendetwas hinein, sondern aus sich selbst heraus: der räumliche Skalenfaktor a(t) wächst mit der Zeit. Die Rotverschiebung ferner Galaxien geht auf diese Expansion zurück, weil das Licht unterwegs mitgedehnt wird. Die Hubble-Konstante H₀ ≈ 67–73 km/s/Mpc gibt die heutige Rate an. Spult man die Expansion zurück, so geht a(t) → 0, die Dichte → ∞, die Temperatur → ∞. Der Zustand bei t = 0 ist eine Singularität, an der die Allgemeine Relativitätstheorie versagt. Die ersten ~10⁻⁴³ Sekunden (Planck-Ära) sind ohne Quantengravitation nicht zugänglich. Die Standardchronologie des Urknalls verläuft so: bei 10⁻³⁵ s dehnt die kosmische Inflation (Guth, 1980) einen quantengroßen Bereich auf kosmische Maßstäbe und erklärt damit zugleich die beobachtete Flachheit, die Gleichförmigkeit und die Saat primordialer Dichteschwankungen. Bei 10⁻⁶ s binden sich Quarks zu Protonen und Neutronen. Nach drei Minuten formt die primordiale Nukleosynthese leichte Kerne — Helium, Deuterium, Lithium —, deren Häufigkeiten mit hoher Präzision zu den Beobachtungen passen. Nach 380 000 Jahren ist das Universum kühl genug, dass sich Elektronen an Kerne binden; die Photonen entkoppeln und reisen frei. Dieses Licht ist heute noch als cosmic microwave background (CMB) nachweisbar — ein schwaches 2,7-K-Mikrowellen-Glühen, das den ganzen Raum erfüllt, mit winzigen Temperaturschwankungen (eins zu 10⁵), die die Dichtestruktur zur Zeit der Rekombination abbilden. Nach 400 Millionen Jahren entstehen die ersten Sterne und Galaxien. Nach 13,8 Milliarden Jahren: jetzt. Das Standardmodell der Kosmologie — ΛCDM — fügt sich mit nur sechs Parametern in eine gewaltige Beobachtungsmenge ein, auch wenn der physikalische Gehalt zweier dieser Parameter (Dunkle Materie, Dunkle Energie) im Kern unverstanden bleibt.
Die Urknallkosmologie ist gesicherte Wissenschaft — kein ernsthafter Physiker zweifelt an den Grundlinien. Offen bleibt: die Natur der Dunklen Materie (~25 % der Energiedichte, gravitativ beobachtet, trotz jahrzehntelanger Suche nie direkt nachgewiesen); die Natur der Dunklen Energie (~70 %, treibt die 1998 entdeckte Beschleunigung der kosmischen Expansion); der physikalische Mechanismus der Inflation; die Hubble-Spannung (verschiedene Messverfahren für H₀ weichen um ~10 % voneinander ab, möglicherweise ein Hinweis auf neue Physik). CMB-Experimente (COBE, WMAP, Planck, künftig LiteBIRD) und Galaxiendurchmusterungen (DESI, Euclid, Rubin Observatory) schärfen das Bild fortlaufend nach. Die Gravitationswellen-Astronomie (LIGO, Virgo, KAGRA, künftig LISA) öffnet ein neues Fenster auf das sehr frühe Universum.