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.

Tyson explica la naturaleza de la luz y como el universo observable es una imagen del pasado, como descubrió John Herschel. Describe cómo el trabajo de Isaac Newton, William Herschel, y James Clerk Maxwell condujo a la Teoría de la Relatividad de Albert Einstein, que concibe la luz como una constante fundamental del universo y que la gravedad es una distorsión de tejido del espacio-tiempo. Luego Tyson describe la naturaleza de los agujeros negros, cuyas enormes fuerzas graviacionales impiden que la luz salga de su atracción. Con la Nave de la Imaginación entraremos en un agujero negro e imaginaremos que puede haber dentro. El hijo de John Herschel, William, continuará el trabajo de su padre catalogando las estrellas y contribuyendo al desarrollo de la fotografía.

La Energía Oscura: la misteriosa fuerza que está causando la inesperada aceleración de la expansión del universo. Fue descubierta en 1998 pero los físicos aún no saben que es. Y lo que es peor, su existencia pone en cuestión la Teoría General de la Relatividad de Albert Einstein. Los experimentos tanto en la tierra como en el espacio están generando datos que pueden ofrecer una pista sobre su naturaleza y origen, incluso hay esperanzas de que otro Einstein puede emerger y reescribir una nueva teoría explicándola.

La mundialmente reconocida Teoría de la Relatividad de Einstein dice que el viaje en el tiempo es posible si viajas hacia adelante en el tiempo. Encontrar una manera de viajar atrás en el tiempo requiere romper la barrera de la velocidad de laluz, que hasta ahora parece imposible. Pero ahora, fenómenos extraños pero reales como la no-localidad cuántica (donde la partículas instantáneamente se teleportan a grandes distancias) puede darnos un modo para hacer el sueño de viajar atras y adelante en el tiempo una realidad. Reescribir la historia, traer a los seres amados la la vida, controlar nuestros destinos. Pero si se logra, ¿Cuales serán las consecuencias de tal libertad? ¿Quedaremos atrapados en un plétora de paradojas y múltiples universos que destruirán el tejido del universo?

Se explica la teoría de la Relatividad General y el problema de la Planaridad que conduce al problema del Horizonte y su solución, la teoría de la Inflación. Pero la moderna astronomía no se para aquí, la teoría de la Inflación tiene sus defectos también, ¿Qué ocurrió antes del Big Bang? Todo podría ser explicado cambiando una cosa, una cosa que nadie se ha atrevido a cuestionarse hasta ahora.