Хотя Гут писал о вакуумных состояниях, его исследования проходили не в вакууме. За десятилетия, предшествовавшие его идее об инфляционной Вселенной, были достигнуты большие успехи в объединении трех из четырех фундаментальных природных сил: электромагнетизма, слабого и сильного ядерных взаимодействий. Более того, различные исследователи, включая знаменитого британского физика Питера Хиггса, в честь которого названа важная частица, показали, насколько существенны скалярные поля для достижения полного объединения. Благодаря удивительному механизму, включающему универсальный фазовый переход, скалярное поле Хиггса придает массу частицам, которые в противном случае были бы безмассовыми. Его можно сравнить с дождевой водой, которая смерзается в густую ледяную слякоть, сцепляется с шинами и заставляет автомобили замедлять ход, как будто они обременены дополнительным весом. Без механизма Хиггса частицы, из которых состоят атомы, такие как электроны и кварки, входящие в состав протонов и нейтронов, вели бы себя как безмассовые фотоны и носились бы со скоростью света. Другими словами, стабильностью вещества мы обязаны, в частности, механизму Хиггса.

То, что физики называют бозоном Хиггса, – это массивный остаток исходного скалярного поля, существующий помимо всех его взаимодействий, придающих массу. В нашей аналогии мы можем представить его как безобидные сугробы на обочине дороги, которые не мешают движению автомобиля. Конечно, сопротивление полезно для частиц, которым нужно замедлиться, чтобы образовать атомы. Исследователи, работающие на Большом адронном коллайдере, впервые экспериментально обнаружили бозон Хиггса в 2012 году, анализируя результаты столкновений протонов.

Теоретическое открытие механизма Хиггса заставило физиков задуматься о роли скалярных полей в космологии. Теоретики уже знали, что включение скалярного поля в уравнения общей теории относительности Эйнштейна будет давать эффект, аналогичный добавлению космологической постоянной, то есть увеличит скорость расширения. В отсутствие каких-либо других полей материи или энергии результат действия достаточно мощного скалярного поля во Вселенной напоминал бы вакуумную модель де Ситтера, демонстрирующую экспоненциальное расширение во времени. Странный результат де Ситтера, который Эйнштейн отверг еще в 1917 году, оказался очень важным в конце XX века и далее. В частности, теоретики поняли, что скалярное поле Хиггса – или гипотетические скалярные поля, возможно, участвующие в других механизмах объединения взаимодействий элементарных частиц, – служит потенциальными катализаторами короткого раннего периода экспоненциального разрастания Вселенной, то есть инфляции.

Первым физиком, выдвинувшим предположение о первичной эпохе экспоненциального расширения, предшествующей более медленному хаббловскому расширению, был советский теоретик Алексей Старобинский из Института теоретической физики имени Ландау. Старобинскому, можно сказать, было на роду написано стать космологом. Он родился в апреле 1948 года, как раз когда Гамов и Алфер опубликовали свою фундаментальную работу о возникновении легких химических элементов в ходе Большого взрыва. В поисках пути к полной квантовой теории гравитации он заинтересовался тем, как общая теория относительности может меняться при высоких энергиях с учетом квантовых поправок, и понял, что Вселенная в свои самые ранние моменты будет вести себя совсем не так, как сейчас. Благодаря квантовым вкладам, действующим как космологическая постоянная, ранняя Вселенная сильно раздулась бы, следуя модели де Ситтера, прежде чем перейти к постепенному хаббловскому расширению. Что примечательно, рассуждал Старобинский, может существовать способ обнаружить гравитационные волны из того раннего бурного периода. Он опубликовал свои результаты под заглавием «Спектр реликтового гравитационного излучения и начальное состояние Вселенной» в русскоязычных «Письмах в Журнал экспериментальной и теоретической физики», которые в то время мало кто читал на Западе даже в английском переводе. Поэтому об инфляции Старобинского, как ее стали называть впоследствии, в мире узнали только после независимого исследования Гута, проведенного чуть более года спустя.

Хотя они независимо друг от друга пришли к схожим выводам, профессиональный путь Гута значительно отличался от пути Старобинского. Он родился в 1947 году в Нью-Брансуике, штат Нью-Джерси, и с детства интересовался наукой, но сосредоточился не на астрономических, а на очень малых масштабах. Он пропустил последний год обучения в средней школе и начал учиться в Массачусетском технологическом институте в 1964 году в возрасте 17 лет, где оставался до получения докторской степени по физике в 1971 году. Его диссертация, написанная под руководством Фрэнсиса Лоу, была посвящена тому, как кварки удерживаются вместе, образуя элементарные частицы. После девяти лет работы на постдокторских и других научных позициях в различных учреждениях, включая Принстонский, Колумбийский, Корнельский университеты и Центр Стэнфордского линейного ускорителя, он в сентябре 1980 года вернулся в Массачусетский технологический институт в качестве доцента. К тому времени он уже закончил и отправил на рассмотрение свою статью об инфляции, которая была опубликована в январе следующего года.

Прежде чем заняться космологическими вопросами, Гут сосредоточился на теориях великого объединения (ТВО), призванных объединить электромагнетизм, слабое и сильное взаимодействия в единую силу при сверхвысоких энергиях. В 1960‐х годах Стивен Вайнберг, Абдус Салам и Шелдон Глэшоу уже создали элементы модели электрослабого взаимодействия, которая полностью объединяла электромагнетизм и слабое взаимодействие. Электрослабое взаимодействие послужило основой для создания Стандартной модели физики элементарных частиц, в которую также входит сильное взаимодействие. Последнее моделируется с помощью обменных частиц, также называемых переносчиками взаимодействия, – глюонов, которыми перебрасываются кварки. Кроме того, в Стандартной модели механизм Хиггса придает массу покоя многим частицам. В ТВО эта идея получила дальнейшее развитие. Ученые пытались показать, как единый набор обменных частиц мог разделиться на фотоны (носители электромагнетизма), W- и Z-бозоны (переносчики слабого взаимодействия) и глюоны. Исследователи стремились найти единую математическую группу, включающую все три типа частиц. Следствиями этого могли бы стать распад протонов и появление новых частиц. Однако до сих пор поиски такой единой группы в рамках теории групп пока не увенчались успехом.

В 1978 году Гут посетил лекцию Дикке о многочисленных загадках космологии, в том числе о проблеме плоскостности. После этой лекции Гут решил применить аппарат физики элементарных частиц, с которым он был знаком, к решению космологических вопросов. К концу 1979 года он понял, что характерный для моделей ТВО фазовый переход при понижении температуры в ранней Вселенной может привести к эпохе экспоненциального расширения. «Впечатляющая интерпретация», – записал он в своем исследовательском блокноте, дважды подчеркнув эти слова[105]. Несомненно, поскольку в те времена всех беспокоил рост цен, он назвал этот космологический период инфляцией.