当它们收缩时,其中的原子相碰撞,气体温度升高,直到最后,热得足以开始热骤变反应。这些反应将更多的氢转变成氦,释放出的热升高了压力,因此使星云不再继续收缩。正如同我们的太阳一样,它们将氢燃烧成氦,并将得到的能量以热和光的形式辐射出来。它们会稳定地在这种状态下停留一段很长的时间。质量更大的恒星需要变得更热,以去平衡它们更强的引力,使得其核聚变反应进行得极快,以至于它们在1亿年这么短的时间里将氢用光。然后,它们会稍微收缩一点。当它们进一步变热,就开始将氦转变成像碳和氧这样更重的元素。但是,这一过程没有释放出太多的能量,所以正如在黑洞那一章描述的,危机就会发生了。人们不完全清楚下面还会发生什么,但是看来恒星的中心区域会坍缩成一个非常紧致的状态,譬如中子星或黑洞。恒星的外部区域有时会在叫做超新星的巨大爆发中吹出来,这种爆发会使星系中的所有恒星相形之下显得黯淡无光。一些恒星接近生命终点时产生的重元素就抛回到星系里的气体中去,为下一代恒星提供一些原料。我们自己的太阳包含大约2%这样的重元素,因为它是第二代或第三代恒星,是由50亿年前从包含有更早的超新星的碎片的旋转气体云形成的。云里的大部分气体形成了太阳或者喷到外面去,但是少量的重元素集聚在一起,形成了像地球这样的、现在绕太阳公转的物体。
地球原先是非常热的,并且没有大气。在时间的长河中它冷却下来,并从岩石中溢出的气体里得到了大气。这早先的大气不能使我们存活。因为它不包含氧气,但有很多对我们有毒的气体,如硫化氢(即是使臭鸡蛋难闻的气体)。然而,存在其他在这条件下能繁衍的生命的原始形式。人们认为,它们可能是作为原子的偶然结合形成叫做宏观分子的大结构的结果而在海洋中发展,这种结构能够将海洋中的其他原子聚集成类似的结构。它们就这样地复制了自己并繁殖。在有些情况下复制有误差。这些误差多数使得新的宏观分子不能复制自己,并最终被消灭。然而,有一些误差会产生出新的宏观分子,在复制它们自己时会变得更好。所以它们具有优点,并趋向于取代原先的宏观分子。进化的过程就是用这种方式开始,它导致了越来越复杂的自复制的组织。第一种原始的生命形式消化了包括硫化氢在内的不同物质而放出氧气。这样就逐渐地将大气改变到今天这样的成份,允许诸如鱼、爬行动物、哺乳动物以及最后人类等生命的更高形式的发展。
宇宙从非常热开始并随膨胀而冷却的景象,和我们今天所有的观测证据相一致。尽管如此,还有许多重要问题未被回答:
(1)为何早期宇宙如此之热?
(2)为何在大尺度上宇宙是如此一致?为何在空间的所有地方和所有方向上它显得是一样的?尤其是,当我们朝不同方向看时,为何微波辐射背景的温度是如此之相同?这有点像问许多学生一个考试题。如果所有人都刚好给出相同的回答,你就会十分肯定,他们互相之间通过话。在上述的模型中,从大爆炸开始