Юная библиотекарша Катя верит в любовь, но ее идеалы разбиваются о реальность. После ряда разочарований Катя наконец находит понимание и нежность в лице коллеги, журналистки Тани. Но тут вмешивается Первый отдел: государственная безопасность считает такие отношения недопустимыми для советской женщины.

1953 год, первые дни после смерти Сталина. Весь Советский Союз, в частности органы госбезопасности, переживает период тревожной неопределенности. В закрытом научном Институте учёные продолжают теоретическую и экспериментальную работу. Каждую ночь они прислушиваются к шагам в темных коридорах: за кем на этот раз пришли? Кто на кого успел написать донос? Заведующий теоретическим отделом Института Андрей Лосев, пережив страх и унижение на допросе, отказывается от сотрудничества с внутренними органами. Но его ждет новое испытание - в собственном доме.

Ученый Никита Некрасов - физик-теоретик, изучающий наш мир, и миры, которые могли бы быть. Он отказывается делать выбор между математикой и физикой, между одной женщиной и другой, и размышляет о сосуществовании параллельных вселенных. На научных конференциях, которые посещают как именитые зарубежные ученые, так и подрастающее поколение юных физиков, Некрасов увлеченно рассуждает о красоте теории струн. Всем своим женщинам - библиотекарше Кате, ученому секретарю Зое, начальнику отдела Светлане - он пытается объяснить теорию собственной полигамии и возможность большого чувства, которого хватит на всех.