El profesor de Física Nuclear Jim Al-Khalili explica como se descubrió que todo está hecho de átomos y cómo el descubrimiento afectó al mundo científico, las teorías de la energía atómica de Albert Einstein y la mecánica cuántica de Werner Heisenberg

Tyson explica como se conoció el origen de los cometas gracias al trabajo de Jan Oort y su hipótesis de la nube de Oort. Continúa relatando la colaboración entre Edmond Halley e Isaac Newton que conduciría a la publicación de Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, la primera obra importante en describir las leyes de la Física en términos matemáticos. Este libro desafió la noción prevalente de que Dios había diseñado los cielos para que se rigieran por su voluntad directa, demostrando que los astros siguen unas leyes gobernadas por la física. Termina explicando como este trabajo influenciaría muchos aspectos de la vida moderna y ppsobilitaría los vuelos espaciales.
Las otras contribuciones de Halley fueron determinar la distancia de la Tierra al Sol, el hallazgo del movimiento propio de las estrella y la predicción de la llegada del cometa que fue bautizado con su nombre, usando las leyes de Newton.

El Profesor Jim Al-Khalili investiga las teorías científicas que provocan más perplejidad, las de la Física Cuántica. A principios del siglo XX los científicos estudiaban la esencia misma de la materia, el mundo subatómico. Descubrieron fenómenos diferentes a cualquiera encontrado antes, un reino donde las cosas pueden estar en varios sitios a la vez, donde el azar y la probabilidad toman las riendas y donde la realidad se muestra sólo si la observamos. Albert Einstein odiaba esa idea" de que la naturaleza, a su nivel más fundamental, estuviera gobernada por el azar. En 1930, Einstein creyó encontrar una contradicción definitiva en la física cuántica porque implicaba que las partículas podrían comunicarse entre sí más rápido que la luz, desafiando la teoría de la relatividad. En los 60, el científico John Bell demostró que había una manera de comprobar si Einstein tenía razón y la mecánica cuántica era errónea. Jim Al-Khalili repite ese experimento que ofreció los resultados ansiados.

El profesor Jim Al-Khalili nos desvela uno de los grandes misterios de la ciencia: Cómo un universo que empieza del polvo y del gas termina con vida inteligente, cómo el orden surge del desorden. Las matemáticas del caos pueden explicar cómo y porqué el universo crea patrones y estructuras cada vez más complejas". Revelaremos la ciencia detrás de la mayor parte de la belleza y armonía en el mundo natural y descubriremos que lejos de ser magia o un acto de Dios, es un parte intrínseca de las leyes de la física. Y lo mejor es que no necesitas ser un científico para comprenderlo. El mundo natural está lleno de ejemplos de cómo la naturaleza transforma la simplicidad en complejidad. Desde los árboles a las nubes o los humanos. Después de este documental, nunca mirarás al mundo de la misma manera.

El Profesor Jim Al-Khalili trata habitualmente con la materia más extraña de toda la ciencia: La Física Cuántica, la teoría de las partículas subatómicas. Volviendo su atención al mundo de la Naturaleza, ¿puede la mecánica cuántica explicar los más grandes misterios de la biología? El Petirrojo europeo navega usando uno de los más extraños efectos de la física, el entrelazamiento cuántico, un proceso que parece desafiar el sentido común". Al-Khalili encuentra que incluso la más personal de la experiencias humanas, nuestro sentido del olfato, usa etéreas vibraciones cuánticas. El principio de incertidumbre es obedecido por las plantas cuando capturan la luz solar en el vital proceso de la fotosíntesis. Al-Khalili se pregunta si las extralas leyes del mundo subatómico, que permiten a los objetos atravesar barreras impenetrables desafiando al sentido común, podrían afectar a los mecanismos por los que los seres vivos evolucionan.