По убеждению специалистов, одной из самых изученных областей физической науки является гравитация, которая балансирует равновесие между материальными телами. Гравитация является фундаментальной силой, определяющей вес предметов на Земле. Джим Аль-Халили - ученый, посвятивший себя исследованию и подробному изучению науки, поразившей его богатое воображение с юных лет. Он будет вести повествование документального фильма, предлагая зрителю уникальный шанс - погрузиться в подробности науки, которая формирует облик нашей планеты, а так же обтачивает Вселенную, как художественное изваяние. Помимо прочего, силой гравитации может деформироваться время и пространство. Несколько десятилетий тому легендарный ученый Альберт Эйнштейн проанализировал воздействие сил гравитации на изменения в жизни определенного человека и пришел к выводу, что повседневная рутина может вмиг изменить облик. В фильме будут рассмотрены, методы, способы воздействия гравитации, а так же будут проведено ряд экспериментов.
Данный эпизод представляет собой обзор основных аспектов природы электромагнетизма, основанный по большей части на описании исследований Майкла Фарадея. Тайсон начинает с утверждения, что еще Исаак Ньютон высказывал предположение, что, кроме гравитации, должна существовать еще одна неизвестная сила природы. Рассказ продолжается в виде биографии Майкла Фарадея, который, будучи бедного происхождения, заинтересовался изучением электричества после того, как прочитал о нем в книгах и прослушал лекции Гемфри Дэви в Лондонском королевском обществе. Дэви взял Фарадея себе в ассистенты, прочитав его конспекты, написанные во время лекций. На основе открытых Хансом Кристианом Эрстедом электромагнитных явлениях Гемфри Дэви и химик Уильям Хайд Волластон совершили несколько неудачных попыток по преобразованию электричества в движение; Фарадей, наблюдая за ними, создал собственное устройство, ставшее первым в мире электромотором. Позавидовав своему помощнику, Дэви отправляет Фарадея в стеклодувную мастерскую, чтобы тот открыл секрет знаменитого баварского стекла. Долгое время неустанно трудясь над этой задачей, Фарадей не достиг каких-либо результатов, так как секрет баварского стекла известен только его изготовителям и не может быть раскрыт. Только после смерти Дэви Фарадей вернулся в Лондонское королевское общество, но еще до этого он учредил Рождественские лекции, на которых преподавал науку детям. Также Фарадей продемонстрировал научному сообществу первый в мире электрический генератор, представляющий собой спираль из провода, внутри которой движется магнит, заряд возникает только тогда, когда магнит движется. Тайсон продолжил рассказ, раскрыв, что вскоре Фарадей начал страдать неизвестной болезнью, из-за которой ученый терял способность ясно выражать свои мысли. Несмотря на это, ему удалось сделать еще одно открытие – при помощи магнита, бумаги и железных опилок Фарадей установил, что вокруг магнита имеются невидимые линии, и выдвинул гипотезу, что с этими линиями может быть связаны также и световые волны. Стремясь проверить эту гипотезу, он провел эксперимент, в котором использовал кусок бракованного баварского стекла, который отлил в годы работы в стеклодувной мастерской, (диэлектрический материал) и при помощи электричества вызвал поляризацию света, проходящего через этот кусок – это явление впоследствии назовут эффектом Фарадея. Фарадей также утверждал, что невидимые силовые линии имеются и вокруг планеты; твердое железное внутреннее ядро при своем вращении создает невидимые силовые линии, которые впоследствии назовут магнитным полем Земли; тот же принцип лежал и в основе вращения планет вокруг Солнца. Эти утверждения первоначально не были приняты научным сообществом, так как Фарадей не предоставил математических формул, подтверждающих его гипотезы. Позже молодой Джеймс Клерк Максвелл, узнав об утверждениях Фарадея, произведет все необходимые расчеты, – представив формулы, впоследствии ставшие известными как уравнения Максвелла – таким образом подтвердив гипотезы. Совместные усилия Фарадея и Максвелла заложили основы науки, знания в области которой используются при создании современных телекоммуникаций.
В 17 веке Европа стала мотором экономики и математических идей. Большие успехи были достигнуты в понимании геометрии объектов во времени и пространстве. Гонка была дальше, чтобы узнать математику для описания объектов в движении. Эта программа исследует работу Рене Декарта, Пьер Ферма, Исаака Ньютона, Леонарда Эйлера и Карл Фридрих Гаусс.
Эпизод начинается тем, что Тайсон разъясняет, как распознавание образов помогло первым цивилизациям сделать первые шаги в астрономии и астрологии, чтобы предсказать смену времен года, а также впервые рассмотреть появление кометы как знамение. Также Тайсон добавил, что происхождение комет было объяснено лишь в XX веке теорией Яна Хендрика Оорта о наличии вокруг Солнечной системы облака Оорта, откуда и прилетают все кометы. Далее Тайсон описывает сотрудничество в Кембридже между Эдмундом Галлеем и Исааком Ньютоном в конце XVII века, которое привело к появлению на свет труда Математические начала натуральной философии, описывающего физические законы в математических формулах. Труд был издан в нескольких томах, несмотря на попытки Роберта Гука присвоить часть лавров себе и бедственное финансовое положение Лондонского королевского общества. Также Тайсон объясняет каким образом этот труд бросил вызов устоявшемуся представлению о Боге, как перводвигателе во Вселенной, но в то же время повлиял на многие факторы современного мира, в том числе и на космические полеты. В третьей части эпизода Тайсон рассказывает, как Эдмунд Галлей взял за основу труд Ньютона и сделал свой собственный вклад в науку о мире: рассчитал расстояние от Земли до Солнца, открыл движение звезд, а также выдвинул теорию, что кометы тоже вращаются вокруг Солнца, и предсказал дату прилета одной из них, впоследствии названной в его честь. Тайсон сравнивает научные подходы, использованные Галлеем и Ньютоном, с теми, что использовались древними цивилизациями, и рассматривает их вклад как первые шаги человечества в исследовании Вселенной. Эпизод заканчивается анимированной вставкой, показывающей столкновение Млечного Пути и Галактики Андромеды, произошедшее согласно законам Ньютона.
Эпизод посвящён волновой теории света, изученной человечеством. Изучение света стало частью научного прогресса начиная с таких ранних экспериментов в этой области, как создание 2000 лет назад китайским ученым Мо-цзы камеры-обскуры. Тайсон описывает работу арабского ученого XI века Ибн аль-Хайсама, который, как полагают, был первым исследователем в области оптики, что привело к появлению телескопа, а также одним из первых, кто начал применять научный метод. Тайсон переходит к открытиям, которые позволили человечеству понять природу света. Он рассказывает про работу Исаака Ньютона, который преломил свет при помощи призмы и продемонстрировал, что свет состоит из цветов видимого спектра, а также о Уильяме Гершеле, эксперименты которого позволили добавить к видимому спектру инфракрасные волны. Йозеф Фраунгофер кроме призмы использовал также телескоп, чтобы рассмотреть спектр крупным планом, и выяснил, что на цветовых полосах имеются продольные черные линии. Позже было выявлено, что эти линии Фраугофера вызваны поглощением света при перемещениях электронов в атомах вещества с одной орбитали на другую при прохождении света сквозь эти атомы, при этом местоположение черных линий уникально для каждого химического элемента. Данное открытие впоследствии составило основы астроспектроскопии, основной метод исследования в котором заключается в изучении химического состава далеких звезд путем выявления их цветового спектра. Это позволило астрономам не только судить о составе звезд, планет и звездных скоплений, но и наблюдать движение звезд и расширение вселенной, а также выдвинуть гипотезу о существовании темной материи.
