Физика в общих чертах рассказывает о фундаментальных силах природы, присущих всей материи. Когда речь идет о том, как эти силы воздействуют на мельчайшие частицы материи, соответствующую науку называют квантовой физикой, атомной физикой или физикой частиц. Если имеется в виду влияние этих сил на взаимодействие значительно более крупных объектов, таких как планеты или звезды, эту науку называют астрономией. А когда перед нами предстает широкомасштабная панорама всей энергии и материи, существующих в материальной Вселенной, мы имеем дело с космологией.

После того как физика дала мне объяснения насчет различных атомных сил, а также насчет образования различных элементов, физическая химия постаралась растолковать динамику взаимодействий между различными атомами. Поскольку каждый новый элемент в пылающих звездах содержит разное количество электронов (отрицательно заряженных субатомных частиц), каждый атом имеет электрический заряд, несколько отличающийся от зарядов всех прочих атомов. В зависимости от своих зарядов, некоторые атомы начали образовывать связи друг с другом, создавать более стабильные частицы – соединения или молекулы. Химия изучает уникальные совокупности свойств, которыми обладает каждая из новых комбинаций атомов, а также взаимодействие атомов друг с другом. К примеру, один атом натрия и один атом хлора склонны соединяться, образуя такое соединение, как хлорид натрия, более известный под названием соли. Когда все эти новые разнообразные атомы распространились по Вселенной, начало появляться изобилие новых молекулярных соединений. После скромного начала, когда вселенная состояла практически из одного только водорода, в ней постепенно развивалась сложная система физических веществ.

В зависимости от таких переменных, как давление или температура, любое соединение может существовать в одной из трех форм: твердой, жидкой или газообразной. Многие соединения, существующие в твердой форме, называют минералами. В результате притяжения электромагнитных и гравитационных сил эти минералы начали скапливаться, возникали все более крупные образования.

Краткий экскурс в астрономию: почти пять миллиардов лет тому назад и примерно через девять миллиардов лет после Большого взрыва наше Солнце образовалось из гигантского газового облака. Хотя эта вращающаяся облачная масса состояла преимущественно из водорода, в ней присутствовали и другие, более тяжелые, элементы. По мере того как ядро этой массы газов твердело и превращалось в звезду, некоторые тяжелые элементы, рассеянные по периферии облака, начали сливаться, становиться крупными скоплениями минералов.

Когда какое-нибудь из этих периферийных скоплений минералов опасно приближалось к звезде, то попадало в гигантское поле притяжения звезды, которая поглощала скопление. Если же инерция скопления превосходила силу притяжения звезды, то скопление минералов улетало в дальний космос. В тех редких случаях, когда сила инерции скопления оказывалась равной силе гравитационного притяжения звезды, скопление попадало в поле ее притяжения и начинало двигаться вокруг звезды по эллиптической траектории. Мы называем эту траекторию орбитой. Когда довольно крупное скопление минералов движется по орбите вокруг звезды, мы называем такое скопление планетой. Мы живем на Земле, третьей планете от нашей звезды – Солнца.

Иногда небольшие образования из минералов попадают в поле притяжения планеты и начинают движение по ее орбите. Скопление минералов на орбите какой-нибудь планеты мы называем луной, или спутником этой планеты. Звезду вместе со всеми планетами, движущимися по орбитам вокруг нее, называют Солнечной системой. Наша Солнечная система состоит из звезды (Солнца) и девяти планет (Меркурия, Венеры, Земли, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и Плутона) на орбитах вокруг нее. Если рассматривать более масштабное явление, то скопление Солнечных систем называется галактикой. Все галактики в обширном пространстве образуют Вселенную.