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En 1978, Arno Penzias et Robert Wilson se rendent à Stockholm pour recevoir le Prix Nobel de physique. Ils racontent à des journalistes l’histoire de leur découverte, en 1965, du bruit fossile de la création de l’univers il y a 15 milliards d’années. Parallèlement, en 1963, en Angleterre, un jeune étudiant en cosmologie nommé Stephen Hawking apprend qu’il est atteint de la maladie de Charcot. Hawking n’a plus que deux ans à vivre. Malgré sa maladie, qui le handicape de plus en plus, il se lance dans une recherche acharnée. Il va tenter de démontrer que la théorie de l’état stationnaire de l’univers est fausse et que le monde a eu un commencement : le big bang…...

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Lorsqu'Elisabeth Shaw découvre un mystérieux lien entre plusieurs artefacts au cours de ses recherches, elle est persuadée qu'il s'agit d'un indice remettant en cause l'origine de l'humanité sur Terre. Une équipe de scientifiques supervisée par Meredith Vickers et l'androïde David se lance alors dans un voyage spatial fascinant aux confins de l'univers, vers un monde inconnu. Là-bas, un affrontement terrifiant qui décidera de l'avenir de l'humanité les attend…...