Недавние теоретические поиски единого описания фундаментальных взаимодействий позволяют проникнуть в прошлое Вселенной еще дальше, чем до первой миллисекунды. Эти теории называют теориями великого объединения, поскольку в них делается попытка понять электромагнитные, сильные и слабые взаимодействия как различные проявления при низких энергиях единого, лежащего в их основе явления. (В эти теории не включено четвертое фундаментальное взаимодействие — гравитационное.) Плотность энергии, при которой три фундаментальных взаимодействия становятся отличными друг от друга, соответствует плотности энергии, которая достигается всего лишь 10-35 с спустя после начала расширения. Поэтому ранняя Вселенная — это прекрасная «лаборатория» для проверки предсказания теорий великого объединения.
Одно из предсказаний этих теорий заключается в том, что отношение плотностей вещества и излучения везде должно оставаться постоянным. Если на ранних стадиях расширения существовали неоднородности общей плотности вещества, то плотность фотонов, или плотность излучения, должна была флуктуировать так же, как плотность протонов и нейтронов. Согласно общей теории относительности, масса и энергия эквивалентны как источники гравитации и определяют геометрию пространства-времени. Поэтому возмущение плотности массы и энергии влечет за собой возмущение гравитационного поля, что равносильно флуктуации кривизны пространства-времени.
Разумно предположить, что в ранней Вселенной существовали возмущения самых разнообразных масштабов. Мы примем это предположение, главным образом следуя принципу наиболее экономного описания природы; было бы неоправданным произволом считать, что уже заранее должны выделиться области, скажем, галактического характерного размера. Однако существует верхний предел размера возмущения, который в настоящее время может обнаружить наблюдатель. Этот предел — так называемый горизонт наблюдателя, т.е. сфера, центр которой совпадает с наблюдателем и радиус которой равен расстоянию, пройденному светом за время от начала расширения. Однако в стандартной модели расширяющейся Вселенной в результате начального расширения пространства-времени из сингулярного состояния образуется Вселенная, размеры которой значительно превосходят горизонт любого наблюдателя. С другой стороны, расширение Вселенной во времени замедляется, а значит, масса, находящаяся в пределах горизонта любого наблюдателя, увеличивается. Возмущения, необнаружимые в ранней Вселенной, впоследствии становятся обнаружимыми, поскольку они попадают в пределы увеличившегося горизонта наблюдателя.
Возмущение, попавшее в пределы горизонта наблюдателя, адекватно описывается классической нерелятивистской теорией гравитации. Согласно этой теории, оно представляет собой наблюдаемое возмущение плотности жидкости. На объем вещества и излучения, движущихся вместе, действуют две силы, вызывающие противоположные эффекты: сила гравитации стремится сжать этот объем, а давление, обусловленное хаотическими движениями вещества и излучения, — рассеять его в пространстве. В крупных масштабах верх всегда берет гравитация. Давление не способно оказать достойное сопротивление сжатию, поэтому частицы притягиваются областями наибольшей плотности. Кроме того, поскольку начинается гравитационный коллапс, аккрецирующее вещество может притягивать более далекие массу и излучение, поэтому любое начальное возмущение усиливается. В одних областях вещество накапливается, тогда как другие становятся разреженными.
