Из чего состоит Вселенная и что находится между окружающими нас объектами? Профессор Джим Аль-Халили исследует два понятия, которые кажутся предельно простыми, но приводят к одним из самых сложных вопросов современной физики. Его интересуют всё существующее вещество и пространство, которое принято считать пустым. Первая часть путешествия посвящена попыткам человечества понять устройство окружающего мира. На протяжении тысячелетий философы и учёные спорили о том, из чего состоит материя и можно ли разделять её бесконечно. Постепенно предположения уступают место экспериментам. Исследователи обнаруживают молекулы и атомы, а затем выясняют, что даже атом нельзя считать последней и неделимой частицей вещества. Внутри него обнаруживаются электроны и атомное ядро. Позднее становится понятно, что протоны и нейтроны тоже обладают внутренней структурой и состоят из ещё более фундаментальных частиц. Чем глубже физики проникают в устройство материи, тем необычнее становится окружающий мир. На мельчайших масштабах привычные представления о положении, движении и свойствах объектов перестают работать. Квантовая механика предлагает совершенно другое описание реальности. Частицы способны вести себя совсем не так, как привычные предметы, а многие результаты можно предсказывать только с определённой вероятностью. Но Аль-Халили интересует не только то, что существует. Вторая часть исследования посвящена противоположному вопросу. Что останется, если из определённого пространства удалить абсолютно всё? На первый взгляд ответ очевиден. Должна получиться пустота, в которой ничего не происходит. Именно такое представление о вакууме долгое время казалось естественным. История науки показывает, насколько сложно было даже доказать существование пустого пространства. Учёные проводили эксперименты с давлением воздуха и создавали первые искусственные вакуумы, постепенно меняя представление о природе пустоты. Современная физика идёт значительно дальше. Квантовая теория показывает, что даже идеальный вакуум нельзя считать абсолютным ничем. В пустом пространстве существуют квантовые поля и происходят постоянные колебания. Частицы могут возникать и исчезать, поэтому то, что кажется полной пустотой, на фундаментальном уровне оказывается наполнено активностью. Эта идея приобретает особое значение при изучении происхождения Вселенной. Если свойства вакуума действительно позволяют появляться частицам, граница между «ничем» и «чем-то» становится значительно сложнее привычного понимания. Джим Аль-Халили соединяет историю научных открытий с экспериментами современной физики и постепенно приближается к двум противоположным пределам реальности. Исследуя всё существующее и кажущуюся пустоту между ним, он показывает, что материя и пространство устроены гораздо сложнее, чем можно увидеть в повседневной жизни.
