En esta rápida explicación del mundo en conjunto, debemos dirigirnos ahora a la astronomía. La astronomía es más vieja que la física. De hecho, la astronomía puso en marcha la física al mostrar la bella simplicidad del movimiento de las estrellas y los planetas, cuya comprensión constituyó el principio de la física. Pero el descubrimiento más notable de toda la astronomía es que las estrellas están hechas de átomos del mismo tipo que los de la Tierra.[2] ¿Cómo se hizo? Los átomos liberan luz que tiene frecuencias definidas, algo parecido al timbre de un instrumento musical que tiene unos tonos o frecuencias de sonido definidos.
Cuando estamos oyendo diferentes tonos podemos separarlos, pero cuando miramos con nuestros ojos una mezcla de colores no podemos decir de qué partes está compuesta porque el ojo no discrimina tan bien como el oído en este aspecto. Sin embargo, con un espectroscopio podemos analizar las frecuencias de las ondas luminosas y de este modo podemos ver los propios tonos de los átomos que hay en diferentes estrellas. De hecho, dos de los elementos químicos fueron descubiertos en una estrella antes de que se descubrieran en la Tierra. El helio fue descubierto en el Sol, de ahí su nombre, y el tecnecio fue descubierto en ciertas estrellas frías. Esto nos permite, por supuesto, entrar en la comprensión de las estrellas, ya que están hechas de los mismos tipos de átomos que hay en la Tierra. Ahora sabemos muchas cosas sobre los átomos, especialmente respecto a su comportamiento en condiciones de alta temperatura pero no muy alta densidad, de modo que podemos analizar el comportamiento de la sustancia estelar mediante la mecánica estadística. Aunque no podemos reproducir estas condiciones en la Tierra, sí podemos decir a menudo, utilizando las leyes físicas básicas, lo que va a suceder exactamente, o con mucha aproximación. Así es como la física ayuda a la astronomía. Por extraño que pueda parecer, entendemos la distribución de materia en el interior del Sol mucho mejor de lo que entendemos el interior de la Tierra. Lo que sucede dentro de una estrella se entiende mejor de lo que cabría imaginar ante la dificultad de tener que mirar un pequeño punto luminoso a través de un telescopio, y ello se debe a que podemos calcular lo que harían los átomos en las estrellas en la mayoría de las circunstancias.
Uno de los descubrimientos más impresionantes fue el origen de la energía de las estrellas, que hace que sigan quemándose. Uno de los hombres que lo descubrió estaba con su novia la noche siguiente al momento en que comprendió que en las estrellas deben tener lugar reacciones nucleares para hacer que brillen. Ella dijo: «¡Mira qué bellas brillan las estrellas!». Él dijo: «Sí, y en este momento yo soy el único hombre en el mundo que sabe por qué brillan». Ella simplemente le sonrió. No estaba impresionada por estar con el único hombre que, en ese instante, sabía por qué brillan las estrellas. Bien, es triste estar solo, pero así son las cosas en este mundo.
Es la «combustión» nuclear del hidrógeno la que proporciona la energía del Sol; el hidrógeno se transforma en helio. Más aún, la fabricación de los diversos elementos químicos tiene lugar, en definitiva, en los centros de las estrellas a partir del hidrógeno. La materia de la que nosotros estamos hechos fue «cocinada» alguna vez en una estrella y luego escupida. ¿Cómo lo sabemos? Porque hay una clave. La proporción de los diferentes isótopos cuánto C12, cuánto C13, etc. es algo que permanece invariable en las reacciones químicas, porque las reacciones químicas son exactamente las mismas para los dos. Las proporciones son simplemente el resultado de reacciones nucleares. Mirando las proporciones de los isótopos en el rescoldo frío y muerto que somos nosotros, podemos descubrir cómo era el horno en el que se formó la materia de la que estamos hechos. Este horno era como las estrellas, y por ello es muy probable que nuestros elementos fueran «hechos» en las estrellas y escupidos en las explosiones que llamamos novas y supernovas. La astronomía está tan cerca de la física que estudiaremos muchas cosas relativas a la astronomía a medida que sigamos adelante.