Автор и физик-ядерщик профессор Джим Аль-Халили рассматривает, что привело к открытию того, что все состоит из атомов. Программа рассматривает, как открытие повлияло на научный мир, включая теории атомной энергии Альберта Эйнштейна и Вернера Гейзенберга и квантовую механику.
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.
Профессор Брайан Кокс посещает Женеву, чтобы осмотреть Большой адронный коллайдер Серна, прежде чем начнется эксперимент по созданию симуляции черной дыры. От сотворения мира прошло более тринадцати миллиардов лет. Но сейчас в процессе самого масштабного и сложного научного эксперимента в мире мы можем вернуться в прошлое. Перед Большим адронным коллайдером стоит сложная, но важная задача - воссоздать условия Большого взрыва, чтобы мы могли ответить на самые важные вопросы Вселенной.
Профессор физики Джим Аль-Халили исследует наиболее точную и одну из самых запутанных научных теорий - квантовую физику. В начале 20-го века учёные проникли в скрытые глубины материи, в субатомные строительные блоки мира вокруг нас. Они обнаружили явления, которые отличаются от всего увиденного ранее. Мир, где всё может находится во многих местах одновременно, где действительность по-настоящему существует, лишь когда мы наблюдаем за ней. Альберт Эйнштейн противился одной только мысли о том, что в основе сущности природы лежит случайность. Джим расскажет, как в 1930-е годы Эйнштейн решил, что нашёл главный недостаток в квантовой физике. Квантовая физика подразумевает, что субатомные частицы могут взаимодействовать быстрее скорости света, а это противоречит его теории относительности. В 1960-е годы физик Джон Белл показал, что есть способ проверить, прав ли Эйнштейн, и не является ли квантовая механика ошибкой.
Может ли квантовая физика объяснить величайшие тайны живой природы?
Навигация зарянки при перелётах связана с одним из самых странных явлений в физике - квантовой запутанностью. Кажется, что оно бросает вызов здравому смыслу. Джим считает, что даже в чувствах человека прослеживается квантовый след: обоняние использует квантовые колебания, а новые эксперименты показывают, что наш нос может слушать запахи. Джим расскажет, что когда растения и деревья в процессе фотосинтеза захватывают солнечный свет, они подчиняются известному закону квантовой физики - принципу неопределенности. Вопреки здравому смыслу, удивительные законы субатомного мира позволяют элементарным частицам преодолевать барьеры насквозь, как по туннелю. Может они оказывают влияние и на механизмы видоизменения живых организмов?
