L'astrophysicien Neil deGrasse Tyson positionne notre ≪ adresse cosmique ≫ en faisant un voyage a travers le Systeme solaire et l' univers observable . Il presente ensuite la vision de Giordano Bruno , percevant l'Univers comme etant sans limites d'espace et de temps en une adaptation animee de la Gravure sur bois de Flammarion . Il explore par la suite le calendrier cosmique , qui remonte jusqu'a l'aube du Big Bang et se termine de nos jours. Tyson termine l'episode en racontant comment il a rencontre Carl Sagan, animateur de la premiere serie Cosmos .

L'episode comprend une breve introduction faite par le president des Etats-Unis Barack Obama qui decrit le ≪ gout de la decouverte ≫ ( spirit of discovery ) que la serie desire susciter chez les telespectateurs ^{[ 19 ]} . 

L'episode aborde la selection artificielle , en prenant pour exemple le chien , et la selection naturelle , en prenant pour exemple l' ours polaire , l' œil , etc. L'episode presente la vie comme entierement liee en decrivant l' ADN , les mutations et le developpement de l' arbre phylogenetique . Les extinctions massives sont egalement abordees a l'aide d'un concept de Halls of Extinction ^{[ 20 ]} . 

L'episode aborde la transformation de la vision du monde engendree par la decouverte de la gravitation . La description qu'elle fait du mouvement des astres du Systeme solaire, y compris celui des cometes , dont certaines effectuent des passages reguliers qui peuvent etre predits avec une grande precision par la gravitation, permet a l'humanite d'envisager d'autres explications sur le mouvement des corps que celles impliquant l’intervention de forces divines.
Tyson decrit ainsi les travaux de chercheurs tels Jan Oort , Edmund Halley , Robert Hooke et Isaac Newton . Il decrit l'influence, au XVIII ^e  siecle , de la toute nouvelle Royal Society , portee par la devise Nullius in verba . Grace a la gravitation, les scientifiques peuvent desormais faire des predictions du futur avec une precision inegalee par les autres disciplines.
L'emission se termine sur une autre prediction faite par la gravitation : la collision entre Andromede et la Voie lactee . 

L'episode debute sur une animation presentant William Herschel (voix de Patrick Stewart ) et son jeune fils John marchant ensemble. William decrit la nature des astres qu'il observe a son fils, affirmant que plus ces derniers sont lointains, plus on les voit tels qu'ils etaient dans le passe (en raison de la lenteur de la lumiere ).
Tyson presente la progression de la comprehension de la lumiere a travers les travaux d'Isaac Newton, William Herschel, Michael Faraday et James Clerk Maxwell , qui ont mene a la theorie de la relativite d' Albert Einstein , ou ce dernier affirme que la vitesse de la lumiere est une constante, que l' espace et le temps ne font qu'un espace-temps et que la gravite peut deformer ce dernier.
Tyson aborde par la suite le concept d' etoile a neutrons et de trou noir , ou meme le vaisseau spatial de l'imaginaire s'aventure difficilement.
L'episode se termine sur John Herschel, qui reprend les travaux de son pere sur les astres et developpe une autre maniere de ≪ voyager dans le temps ≫ en travaillant sur la photographie .

Cet episode explore la nature de la lumiere , notant qu'elle a joue un role important dans le progres scientifique . On presente les premieres experiences realisees par le philosophe chinois Mozi , qui est l'un des premiers a avoir utilise le principe de la camera obscura . Tyson decrit par la suite les travaux du savant arabe du XI ^e  siecle Ibn al-Haytham . Il est considere comme l'un des premiers a comprendre la nature de la lumiere et de l'optique, menant notamment a la notion de telescope.
Tyson aborde alors les travaux d'Isaac Newton sur la nature de la lumiere. Ce dernier a notamment utilise la decomposition de la lumiere a travers des prismes pour expliquer des phenomenes comme les arcs-en-ciel .
Alors que des experimentations de William Herschel ont montre qu'il existe de la lumiere invisible a l’œil nu, Joseph von Fraunhofer viendrait plus tard decouvrir des lacunes dans le spectre de la lumiere visible, qui seront nommees raies de Fraunhofer . Faisant des comparaisons avec les ondes sonores , Tyson explique que la lumiere possede plusieurs caracteristiques d'une onde.
Les raies de Fraunhofer, et de maniere plus generale les raies spectrales , seront comprises plus tard comme etant la signature des elements chimiques qui composent la matiere des objets observes. La spectroscopie astronomique permettra ainsi aux astronomes de deduire la composition des planetes, des etoiles, des galaxies et de tous les astres qui interagissent avec la lumiere. Tyson affirme que cela a donne naissance a l' astrophysique .
Tyson explique par la suite le processus d'emission de la lumiere, par le changement d' orbite des electrons . Les atomes (presentes sous la forme du modele de Bohr ) emettent ainsi une lumiere precise en fonction de leur configuration. La plus grande partie de la lumiere etant invisible a l’œil nu, l'episode se termine sur l'observation de New York selon differentes longueurs d'onde, chacune accompagnee d'une musique propre. 

L'episode explore l' infiniment petit en se centrant sur la nature particulaire de la matiere. Pour ce faire, Tyson emprunte le Ship of imagination et explore une goutte de rosee selon differentes echelles .
Sur son chemin, on retrouve notamment le tardigrade , une espece presentee lors du deuxieme episode et qui a notamment survecu aux cinq dernieres extinctions massives . Par la suite, Tyson penetre a l'interieur d'une cellule vegetale et presente le processus de photosynthese sous la forme d'une animation d'usine complexe menant ultimement a la creation de sucres .
Tyson presente ensuite la naissance de l'idee de la nature particulaire de la matiere. Il presente d'abord Thales , considere comme le premier philosophe qui a remis en cause la nature divine des phenomenes naturels, puis passe ensuite a Democrite , a qui on attribue la paternite du concept d' atome .
L'episode plonge plus loin vers l'infiniment petit, presentant le noyau atomique , puis les neutrinos , tres difficiles a observer (Tyson aborde le sujet en naviguant dans le Super-Kamiokande a bord d'une barque).
L'episode se termine sur l'idee que l'observation du fond cosmologique de neutrinos pourrait repousser la frontiere observationnelle des debuts de l'Univers, actuellement delimitee par le fond diffus cosmologique . 

Cet episode est centre autour de la science, en particulier le travail de Clair Patterson (voix dans des sequences animees de Richard Gere) au milieu du XX ^e  siecle, a ete en mesure de determiner l'age de la terre. Au lieu de cela, les scientifiques ont utilise des debris de l'impact de meteore, tels que le Meteor Crater dans l' Arizona , sachant que le materiau de ces meteores provenant de la ceinture d'asteroides aurait ete fait en meme temps que la terre.

Tyson a decrit ensuite le travail que Patterson a fait en tant que diplome sous son conseiller Harrison Brown pour fournir un compte precis de plomb dans les particules de zircon de Meteor Crater et de travailler avec des resultats similaires sont recueillis par George Tilton de chefs d'accusation d' uranium  ; avec la demi-vie etablie de la desintegration radioactive de l'uranium au plomb, cela servirait pour estimer l'age de la terre. Patterson a pu estimer l'age de la terre a 4,5 milliards d'annees. Tyson fait remarquer comment plomb ne se produit pas naturellement a la surface de la terre, mais a ete rapidement minee par les humains (y compris l' Empire romain ), et que le plomb est toxique pour les humains. 

Cet episode donne un apercu de la composition des etoiles et leur evolution sur des milliards d'annees. Tyson decrit comment les civilisations anciennes ont identifie des constellations et groupes d'etoiles, comme les Pleiades , sources de differents mythes et croyances.

Tyson decrit par la suite le travail de Edward Charles Pickering et des Harvard Computers , telle Annie Jump Cannon , sur les spectres des etoiles. Il aborde l'histoire de Cecilia Payne-Gaposchkin , l'une des premieres astronomes a comprendre que les etoiles sont principalement composees d' hydrogene , ce qui ne sera pas accepte par la communaute scientifique avant un certain temps.

Tyson explique ensuite le cycle de vie des etoiles, issues de nuages interstellaires. Il explique que la structure des etoiles depend de l'equilibre entre les forces de gravite, contracte l'etoile, et les forces nucleaires, qui dilatent cette derniere. Avec le temps, l'equilibre se brise et les etoiles changent de forme en fonction de leur masse. Il parle d' Eta Carinae , qui pourrait devenir une hypernova dans un avenir relativement proche. 

L'episode explore la paleogeographie de la Terre sur une periode de plusieurs centaines de millions d'annees et son impact sur le developpement de la vie sur la planete. Tyson commence en expliquant qu'il y a environ 300 millions d'annees, lors de la periode du Carbonifere , l' atmosphere terrestre avait une plus grande quantite d' oxygene que celle de nos jours, ce qui a permis, notamment, le developpement d' insectes geants . Cette surabondance d'oxygene a ete engendree par le regne des arbres, dont la richesse en lignine a permis a la vie de s'elever en hauteur. A l'epoque, les arbres n'etaient consommes par aucune espece et ont contribue, par la sedimentation de plusieurs generations, a la creation de charbon .

Quelque 50 millions d'annees plus tard, lors du Permien , une forte activite volcanique a brule la matiere carbonee, liberant d'enormes quantites de dioxyde de carbone ainsi que des composes acides , creant une reaction en chaine qui a engendre un changement climatique significatif menant a l' extinction Permien-Trias , tuant 90 % des especes de la Terre. ≪ Jamais la vie sur Terre n'est passee aussi proche de disparaitre qu'a ce moment ≫ .

Tyson aborde ensuite l'histoire de la tectonique des plaques . Il parle d' Abraham Ortelius , qui emet l'hypothese que les masses continentales auraient pu etre connectees par le passe. A partir d'observations de plusieurs similarites entre les especes, fossiles et marques geologiques de continents eloignes, Alfred Wegener suggere que les continents se deplacent et qu'ils ont deja ete reunis par le passe en un seul, la Pangee . Wegener est ridiculise par ses pairs, qui preferent l'idee dominante de ponts reliant les terres par le passe et ayant ete erodes avec le temps. Plus tard, Bruce C. Heezen et Marie Tharp ont etabli une carte du fond oceanique, revelant notamment la dorsale medio-Atlantique , preuve tangible   (en) rehabilitant l'hypothese de Wegener.

Tyson conclut l'episode en notant comment les masses continentales de la Terre vont continuer a se deplacer pour eventuellement former un nouveau continent unique dans quelques centaines de millions d'annees. ≪ Le passe est une autre planete. Le futur est une planete differente egalement ^{[ trad 12 ]} . ≫ ^{[ 21 ]} . 

Cet episode donne un apercu de la nature de l' electromagnetisme a travers l'histoire de Michael Faraday . D'origine modeste, Faraday n'a ete a l'ecole que peu de temps au primaire. Esprit curieux et passionne, il a eu sa chance lorsqu'il est devenu secretaire et assistant de Humphry Davy a la Royal Institution , ce qui lui a permis d'experimenter divers phenomenes lies a l' electricite .

Faraday a ainsi cree les premiers moteur electrique et generateur electrique . Il a egalement decouvert un lien entre l'electricite et le magnetisme , qui sera quantifie plus tard par James Clerk Maxwell . Enfin, et ce malgre la perte progressive de certaines de ses capacites mentales, Faraday a decouvert l'influence du magnetisme sur la lumiere ( effet Faraday ).

Tyson affirme que les decouvertes de Faraday ont influence drastiquement le mode de vie des humains en leur permettant d' ≪ harnacher les electrons  ≫ . 

Tyson commence l'episode en expliquant comment le developpement humain de l' ecriture a permis de transferer des informations a travers les generations, prenant pour exemple la princesse Enheduanna qui, environ 2 280 ans av. J.-C. , serait l'une des premieres personnes a avoir signe un texte. L'episode aborde ensuite l' Epopee de Gilgamesh et de comment une partie de cette derniere a ete reproduite 1 000 ans plus tard dans la Bible sous la forme de l'histoire de Noe .

Tyson s'interroge ensuite sur l'apparition de la vie sur Terre, abordant l'hypothese de la panspermie . Il affirme que le passage du Systeme solaire a travers les differents nuages galactiques au cours de son parcours orbital dans la Voie lactee a possiblement amene la vie autour d'autres etoiles se formant dans ces nuages et qu'un phenomene similaire a peut-etre amene la vie a etre ≪ ensemencee ≫ un peu partout dans la galaxie. Il s'interroge sur l' esperance de vie d'une civilisation, explorant differentes menaces qui peuvent mener a l'extinction de cette derniere.

A la fin de l'episode, Tyson revient au calendrier cosmique, mais cette fois en s'interrogeant sur les 14 milliards d'annees a venir. Il affirme que la science ne peut pas faire de prediction sur l'evolution future de l'humanite, mais qu'il aime imaginer que cette derniere evoluera vers une espece ayant augmente nos forces et diminue nos faiblesses et qu'elle pourra eventuellement quitter la Terre, qui deviendra de plus en plus inhospitaliere au fur et a mesure que le Soleil s'approchera de son stade de geante rouge . 

Cet episode explore l' effet de serre et sa correlation avec le rechauffement climatique . Il debute en prenant l'exemple de la planete Venus , qui a peut-etre ete semblable a la Terre autrefois, mais dont l'effet de serre engendre par une atmosphere tres dense et chargee en dioxyde de carbone (CO ₂ ) aurait cause l'elevation des temperatures, l'evaporation des oceans et l'augmentation de la temperature aujourd'hui egale en moyenne a 450 °C, soit suffisamment grande pour y faire fondre le plomb .

Tyson precise la faible variation de la quantite de CO ₂ necessaire pour engendrer des changements climatiques significatifs (de l'ordre de quelques centaines de ppm ) et que cela, conjugue a l'invisibilite de ce gaz, contribue a la sous-estimation de l'effet que peut avoir le degagement de plusieurs milliards de tonnes de CO ₂ par l'humanite a chaque annee (environ 30 milliards en 2014). Il souligne l'augmentation exponentielle du CO ₂ dans l' atmosphere terrestre depuis la premiere revolution industrielle et que l'atmosphere n'a pas eu une telle quantite de CO ₂ depuis 3 millions d'annees. Il affirme que le climat planetaire se rechauffe, soutenant cela a l'aide notamment de donnees de la NASA ^{[ 22 ]} . Tyson en profite pour aborder les principales objections climatosceptiques  : est-ce que l'ensemble des eruptions volcaniques de la planete n'entrainent pas une augmentation du CO ₂ plus grande que celles produites par l'humanite ? Non. Selon les plus grandes estimations faites par les scientifiques, elles ne comptent que pour environ 2 % du taux actuel de l'emission humaine. Comment les scientifiques peuvent-ils predirent les changements climatiques sur les annees a venir alors qu'ils n'arrivent pas a predire la meteorologie au-dela de quelques jours ? Parce que la meteorologie est evaluee a court terme, influencee par de micro-changements qui la rendent chaotique , alors que le climat est evalue sur des echelles de temps beaucoup plus grandes et que les facteurs qui l'influence sont beaucoup plus restreints et previsibles. Est-ce que les changements climatiques peuvent etre du a une variation de l'activite solaire ? Non, les mesures faites depuis des dizaines d'annees de cette derniere ne montrent pas de variations significatives.

Tyson affirme que l'issue est l' energie solaire et souligne certains efforts effectues a ce niveau a travers l'histoire, comme ceux du scientifique francais Augustin Mouchot au XIX ^e  siecle ou de Frank Shuman en 1913. Cependant, en raison de la facilite d'utilisation du charbon et du petrole , ces inventions ont ete ignorees et/ou abandonnees en leur temps. Aujourd'hui, les systemes d'energie solaire et eolienne serait en mesure de rassembler suffisamment d'energie pour subvenir aux besoins de l'humanite. On presente alors une vision du futur de l'humanite ou la desertification s'est inversee, ou la verdure s'etend sur le Sahara et ou les villes possedent des toits verts et sont construites dans une sorte de symbiose avec la flore .

L'episode se termine sur un extrait du discours We choose to go to the Moon de John F. Kennedy  :

≪ Et certains diront ≪ Pourquoi la Lune ? ≫ Pourquoi est-ce notre but ? Ils pourraient aussi bien demander ≪ Pourquoi grimper la plus haute montagne ? ≫ Nous choisissons d'aller sur la Lune ! Nous choisissons d’aller sur la Lune. Nous choisissons d’aller sur la Lune lors de cette decennie et de faire les autres choses aussi, non parce que c’est facile, mais bien parce que c’est difficile ^{[ trad 13 ]} . ≫

?  John F. Kennedy , We choose to go to the Moon ^{[ 23 ]}

≪ Ce n'est pas grave de ne pas connaitre toutes les reponses. Mieux vaut admettre son ignorance que de croire des choses qui peuvent etre fausses. Pretendre tout connaitre ferme la porte et nous empeche de savoir ce qu'il en est vraiment ^{[ trad 14 ]} . ≫

? Neil deGrasse Tyson, Cosmos : A Spacetime Odyssey ^{[ 24 ]}

Tyson commence le dernier episode en presentant la grande bibliotheque d'Alexandrie comme le premier effort significatif de l'humanite pour se positionner comme citoyenne du cosmos. Il affirme que de nos jours, n'importe qui peut acceder du bout des doigts a une quantite de savoir bien plus grande que celle contenu par cette bibliotheque, qui n'etait accessible qu'a une certaine elite qui n'a pas pu prevenir sa destruction.

Tyson continue en presentant des cartes du Moyen-Age presentant le globe terrestre sans le continent des Ameriques. Il affirme qu'aujourd'hui, une telle meconnaissance peut sembler risible, mais que les savants de l'epoque connaissaient bien mieux la Terre que nous connaissons de nos jours l'Univers. Il illustre cela en racontant l'histoire de la decouverte des rayons cosmiques par Victor Hess a l'aide d'un ballon a haute altitude.

Tyson parle ensuite de la decouverte par Fritz Zwicky de l'origine de certains rayons cosmiques, dont ceux produits par les supernovæ et etoiles a neutrons , ainsi que d'un probleme de manque de masse concernant les amas de galaxies . Ce manque de masse a egalement ete observe chez les galaxies par les travaux de Vera Rubin , qui a observe que la rotation des etoiles sur les bords des galaxies est trop grande pour la quantite de masse qu'on y observe. Cela a mene a la decouverte de la matiere sombre (nommee par Zwicky en 1933). A la fin du XX ^e  siecle , de nouvelles observations ont mene a la decouverte de l' acceleration de l'expansion de l'Univers , qui serait produite par une sorte d' energie sombre .

Tyson decrit par la suite les decouvertes des sondes Voyager et du debut de leur voyage interstellaire en dehors de l' heliosphere . Il parle du Voyager Golden Record et de la derniere image envoyee par Voyager 1 , suggeree par Carl Sagan et presentant une photographie de la Terre au-dela de l'orbite de Neptune , ou elle est Un point bleu pale .

≪ Regardez encore ce petit point. C'est ici. C'est notre foyer. C'est nous. Sur lui se trouvent tous ceux que vous aimez, tous ceux que vous connaissez, tous ceux dont vous avez entendu parler, tous les etres humains qui aient jamais vecu. Toute la somme de nos joies et de nos souffrances, des milliers de religions aux convictions assurees, d'ideologies et de doctrines economiques, tous les chasseurs et cueilleurs, tous les heros et tous les laches, tous les createurs et destructeurs de civilisations, tous les rois et tous les paysans, tous les jeunes couples d'amoureux, tous les peres et meres, tous les enfants plein d'espoir, les inventeurs et les explorateurs, tous les moralisateurs, tous les politiciens corrompus, toutes les “superstars”, tous les “guides supremes”, tous les saints et pecheurs de l'histoire de notre espece ont vecu ici, sur ce grain de poussiere suspendu dans un rayon de soleil.

La Terre est une toute petite scene dans une vaste arene cosmique. Songez aux fleuves de sang deverses par tous ces generaux et ces empereurs afin que nimbes de triomphe et de gloire, ils puissent devenir les maitres temporaires d'une fraction d'un point. Songez aux cruautes sans fin imposees par les habitants d'un recoin de ce pixel sur d'indistincts habitants d'un autre recoin. Comme ils peinent a s'entendre, comme ils sont prompts a s'entretuer, comme leurs haines sont ferventes. Nos postures, notre propre importance imaginee, l'illusion que nous avons quelque position privilegiee dans l'univers, sont mis en question par ce point de lumiere pale. Notre planete est une infime tache solitaire enveloppee par la grande nuit cosmique. Dans notre obscurite - dans toute cette immensite - il n'y a aucun signe qu'une aide viendra d'ailleurs nous sauver de nous-memes. La Terre est jusqu'a present le seul monde connu a abriter la vie. Il n'y a nulle part ailleurs, au moins dans un futur proche, vers ou notre espece pourrait migrer. Visiter, oui. S'installer, pas encore. Que vous le vouliez ou non, pour le moment c'est sur Terre que nous prenons position.

On a dit que l'astronomie incite a l'humilite et fortifie le caractere. Il n'y a peut etre pas de meilleure demonstration de la folie des idees humaines que cette lointaine image de notre monde minuscule. Pour moi, cela souligne notre responsabilite de cohabiter plus fraternellement les uns avec les autres, et de preserver et cherir le point bleu pale, la seule maison que nous ayons jamais connue ^{[ trad 15 ]} . ≫

? Carl Sagan, Pale Blue Dot: A Vision of the Human Future in Space

Tyson termine l'episode, et la serie, sur la progression de la connaissance faite grace a des chercheurs qui respectent un certain nombre de regles simples telles remettre en question l' argument d'autorite (y compris pour soi-meme), penser par soi-meme, ne pas s'accrocher a des croyances seulement parce que cela nous plait, tester et experimenter les hypotheses et accepter d'abandonner celles qui ne sont pas concluantes, suivre les preuves, peu importe ou elles menent, s'abstenir de juger sans preuve et, surtout, se rappeler que l'on peut avoir tort.

≪ Nous, qui incarnons les yeux et les oreilles, les pensees et les emotions du cosmos, avons commence a apprendre l'histoire de nos origines - des poussieres d'etoiles qui contemplent l'evolution de la matiere, retracant ce long chemin qui nous a mene a la conscience. Nous, et les autres etres vivants de cette planete, sommes l'heritage de l'evolution cosmique s'etendant sur des milliards d'annees. Si nous prenons ce savoir a cœur, si nous arrivons a connaitre et a aimer la nature telle qu'elle est reellement, alors nos descendants se rappelleront surement de nous comme de bons et forts liens de la chaine du vivant. Nos enfants continueront cette quete sacree, nous voyant comme nous voyons ceux qui nous ont precede, decouvrant des merveilles dont nous n'avons jamais revees...dans le cosmos ^{[ trad 16 ]} . ≫

? Neil DeGrasse Tyson, Cosmos: A Spacetime Oddyssey