Az emberi kultúra kezdeténél, akkori ősünk is alaposan figyelte az őt körülvevő természetet, hiszen az élete is ettől függött, a természet ismerete a túlélés feltétele volt, ahogyan ma is az.
Az ókorban az ember a tapasztalatait rendszerezve tovább is adta az utódainak, eleinte közvetlenül, majd már az írás közvetítésével. Számára a legfontosabbak voltak az őt körülvevő tárgyak és a lejátszódó folyamatok, hiszen onnan jött az élelem és a veszély is. Megfigyelte az eget is, az időjárás miatt, de a nap és a csillagok utáni tájékozódás miatt is.
Az ember hamar rájött, hogy a dolgok két kategóriába oszthatók. Vannak a mindennapi, földi dolgok, amelyekkel napi kapcsolatban vagyunk, amelyek alakja nem szabályos (nem mértani), amelyek változnak, nem állandóak, nem örökéletűek, létrejönnek (lásd a bioszférát alkotó lényeket) és elenyésznek. Hosszabb távon ez megfigyelhető az élettelen dolgoknál is, hiszen idővel a kő is elporlad.

Ezektől lényegesen különböznek az égi dolgok, csillagok, bolygók, holdak, üstökösök és más kozmikus tárgyak, amelyeket csak nagy távolságból látunk. Ezek változatlanoknak látszanak, jól meghatározott, állandó pályán mozognak. (Lásd József Attila: dolgozni csak pontosan és szépen, ahogy a csillag megy az égen, úgy érdemes.) Ezek a dolgok, testek szabályosak, a hold, a nap gömb alakú. Nem hiába mondták az üstökösről, hogy bajt hoz, már a szabálytalan alakja és pályája miatt is elüt a többiektől.
A megfigyelésre alapozott következtetés a dolgokat (az anyagot) kétfélének látta: földinek, gyarló, változó, szabálytalan, véges létezésűnek, emberinek, illetve éginek, szabályos alakúnak és pályájúnak, változatlannak és öröknek, isteninek.
Semmi sem mutatta, hogy ez a két világ ugyanaz, a kapcsolatukban is csakl reménykedhetett az ember.
Kopernikusz heliocentrikus rendszere megingatta azt az elképzelést, hogy a föld a világ középpontja, az Isten által alkotott ember lakóhelye még akkor is, ha a szerzője csak számítási módszerként ajánlotta. Giordano Bruno tovább is ment, a mindenséget végtelennek és sokféle, a mi világunkhoz hasonló világokból állónak látta. Ez már előre jelezte a korábbi következtetés lehetséges hibás voltát, egyelőre még bizonyítékok nélkül.
A Kopernikuszi tanokkal beindult és terjedni kezdett az újfajta tudományos gondolkozás, Kepler csillagászati megfigyelései, törvényeinek megfogalmazása, majd megjelent Newton által kidolgozott mechanika, az ehhez szükséges új matematikával együtt.
Mindenki ismeri a Newton és az alma történetét. A legenda, mint általában a legendák nem igaz, legfeljebb a tudósok gondolkozására jellemző.
Most nem ezzel fogunk foglalkozni. Newton adta meg a két test között ható, az alma leesését okozó gravitációs erőkiszámításának a módját: az erő arányos a testek tömegeivel és fordította arányos a köztük lévő távolság négyzetével. Ugyancsak Newton látta meg, hogy az az erő, ami miatt az alma leesik a fáról, ami az alma és a föld között hat meg az az erő, amely a Hold és a Föld között hat és a holdat a földkörüli pályán tartja, egyazon erő, ugyanúgy számítható ki.
Márpedig ha az erő, amely a földi dolgok között hat ugyanaz, mint az „égi” dolgok között ható erő, a dolgok különbözősége is kérdésesé válik. Természetesen ez még nem bizonyíték, mivel egy kísérlet nem kísérlet, meg kellene vizsgálni az égi dolgok anyagait, megállapítani azok vegyi összetételét. Ez ma is csak korlátozottan lehetséges, a becsapódott meteoritok anyagát vizsgálhatta az ember. Amikor a Holdon járt, onnan hozott kőzeteket, és azokban semmi olyat nem talált, ami a földön nincs – de ez is csak néhány „kísérlet”.
Szerencsere a XIX. század folyamán megszületett az optikában a színképelemzés. Egy fénytörő prizmán egy jól megválasztott pályán áthaladó fehér fénynyaláb felbomlik hét színes nyalábra. (Ehhez hasonló jelenséget tapasztalunk a szivárvány esetében is, a jelenséget színszóródásnak is nevezik, az így kialakult képet meg színképnek.) A színképek alapos tanulmányozása során kiderült az alkalmazhatóságuk. A színképek lehetnek folytonosak (izzó szilárd testek bocsáják ki), sávosak (molekulák által kibocsátott fény) és vonalasak. A vonalasakat atomok, a sávosokat molekulák bocsátják ki. A színkép jellemző az azt kibocsátó atomra, illetve molekulára. Ez utóbbi tulajdonságuk lehetővé tette a csillagok vegyelemzését.

Meghatározták, itt a földön, kísérleti úton, a különböző elemek gázállapotainak
színképeit. Elemezve a csillagok által kibocsátott fény vonalakból álló színképét, sikerült azonosítani a kémiai elemeket, amelyek a fényt kibocsátották. Ez óriási előrelépést
jelentett a világegyetem anyagainak vizsgálatában.
Ma sincs esélyünk, hogy a csillagok anyagát közvetlenül vizsgáljuk. A színképelemzés megadta számunkra a közvetett elemzés lehetőségét. Először azoknak az égitesteknek az összetételét állapították meg, amelyek fényt bocsátanak, ki ezek a csillagok.
A fénykibocsátás mechanizmusának megismerése egy másik lehetőséget is feltárt. Egy anyag azt a fényt, nyeli el, amelyet izzásban kibocsát. Ha a fény áthalad egy közegen, akkor a színképéből azok a vonalak hiányoznak, amelyeket izzásban kibocsátana. Az ilyen „hiányos” színkép neve elnyelési színkép. Egy ilyen színképből meghatározható annak közegnek az elemei, amelyen a fény áthaladt.
A sávos színkép azoknak a molekuláknak az azonosítását teszi lehetővé, amelyek a fényt kibocsátották, a vonalas színképhez hasonló módon. Ha a kibocsátó test mozog, akkor meg lehet határozni a csillag radiális (sugármenti, távolodási) sebességét, mégpedig a Doppler-hatás alapján, ami abban áll, hogy a színképvonal a sebesség mértéke függvényében eltolódik, megváltozik a hullámhossza. Ebből az eltolódásból állapítható meg, hogy az univerzum tágul.
Ismerve egy csillag radiális sebességét, és meghatározva a sebesség tangenciális
(érintő menti, az égboltra kirajzolódó pálya menti) összetevőjét, meghatározható
a csillag sebessége.
A fentiekből el tudjuk képzelni milyen fontos szerepet játszott a színképelemzés a világ megismerésében, azonkívül, hogy bebizonyította, hogy nincs külön égi és külön földi anyag. A színképelemzésnek már a kezdetein a Nap színképében találtak egy elemet, amit eddig nem ismertek és napról (Héliosz, görög mitológia) elnevezték héliumnak, az elején azt is hitték, hogy ez csak a Nap alkotórésze. Később kimutatták, hogy ez a Földön is van, csak nagyon kis mennyiségben, azért nem volt ismert.
Mindebből következik, hogy a világegyetem minden csücskében ugyanazok az anyagok találhatóak, még akkor is, ha azok állapota nagyon különböző.

Természetesen a csillagoknak van kapcsolata a földi élettel, persze nem úgy ahogy
az asztrológia képzeli, hogy megmondja nekem mikor fogok veszekedni a
feleségem őnagyságával… (amit senkinek nem ajánlok, mert az asszonyoknak mindig igazuk van, még akkor is ha nem tudják miért).
A kapcsolatunk a csillagokkal abban áll, hogy a testünk anyagainak egy része a csillagokban jön létre, az ott lejátszódó folyamatokban, sorolhatjuk hosszan: szén, oxigén, vas stb.