La physique d'aujourd'hui se fonde à la fois sur la physique quantique et sur la relativité générale. Mais ces deux visions distinctes ne constituent pas une description unifiée : les physiciens ne sont pas satisfaits. Si notre physique ne convient pas, il faut donc en construire une nouvelle. Et la voie pour le faire est, essentiellement, géométrique. La recherche d'une nouvelle physique explore diverses pistes géométriques dont la présentation fait l'objet de ce livre qui, paru en 2003, a rencontré un beau succès (près de 10 000 ex. vendus). Les deux principales approches, théorie des cordes et gravité quantique, sont en pleine évolution. Ce pourquoi Marc Lachièze-Rey a souhaité reprendre l'ensemble de ce livre et de nous en proposer une nouvelle édition très largement modifiée. Cette réédition prend sa place dans la pleine actualité de controverses amplifiées : depuis la dernière parution, les arguments des uns et des autres se sont affinés. Les parti pris des différentes approches, les nouvelles visions de l'Univers impliquées, les possibilités de prédictions ressortent plus clairement. Les théories des cordes, critiquées pour des raisons conceptuelles et pour leur absence de capacités prédictives, sont sur la sellette. Elles répondent par l'introduction du concept nouveau de "Paysage de théories" . La gravité quantique annonce des résultats nouveaux à propos de la cosmologie primordiale. Tandis que d'autres approches moins populaires évoluent lentement, l'arrivée d'une nouvelle physique ne semble pas pour demain, mais quelques brumes s'estompent...

Au-delà de l'espace et du temps - La nouvelle physique

à la croisée de l'astrophysique et de la physique des particules, la cosmologie offre une vision de plus en plus riche de l'évolution du cosmos, de la formation des galaxies et de la structure à grande échelle de l'univers.
 Cet ouvrage présente une vue d'ensemble de la discipline.  à partir de quelques principes de base, il montre comment des raisonnements physiques et mathématiques, simples mais rigoureux, permettent de construire des modèles d'univers.  il s'adresse aux étudiants de deuxième cycle/master de physique, ainsi qu'aux amateurs.  cette troisième édition, entièrement revue et corrigée, contient un nouveau développement consacré au fond diffus cosmologique, ainsi qu'un cahier couleur.

Initiation à la cosmologie (4e édition)

A la croisée de l'astrophysique et de la physique des particules, la cosmologie offre une connaissance de plus en plus riche de l'Univers et de son origine. Cet ouvrage est volontairement synthétique. A partir de quelques principes de base, il élabore des raisonnements physiques et mathématiques, simples mais rigoureux, qui permettent d'élaborer des modèles d'Univers (infini, fini, courbe...) . Cette cinquième édition est une actualisation globale de l'ouvrage, rendue nécessaire car la cosmologie est un domaine où les découvertes et les interprétations sur les processus d'organisation de l'Univers foisonnent.

Initiation à la cosmologie

L'idée que la diversité du réel puisse être expliquée par une unité sous-jacente est sans doute aussi ancienne que la pensée elle-même :  les grandes mythologies le racontent, les premiers philosophes l'affirment, et la science moderne en a repris le programme en unifiant les conceptions du monde, de la matière et du mouvement.
De ce pari métaphysique et quasiment religieux, la physique a aussi fait la vérité de sa démarche : identifier les objets les plus élémentaires possibles, violer les lois les plus fondamentales en cherchant à les raccorder jusqu'à pouvoir les unifier, fournir de l'ensemble la description la plus globale qui soit. Ce que l'on pourrait résumer par l'antique formule des néo-platoniciens : hen-ta-panta, c'est-à-dire "l'Un-toutes-les-choses".
Mais comment appréhender le statut exact de cette quête d'unité ? Remontant à ses origines, examinant ses succès comme ses échecs, analysant sa place dans la physique d'aujourd'hui, Étienne Klein et Marc Lachièze-Rey en cernent les facettes. Le physicien, auteur de Conversations avec le sphinx, et l'astrophysicien, auteur de Connaissance du cosmos, font le tour des différentes formes de cette recherche, explorent les théories physiques qui s'en réclament de nos jours. Achevant leur livre par le procès de ces théories que l'on voudrait ultimes sous prétexte qu'elles aboutiraient à une plus ou moins grande unification, ils montrent que, loin d'être un résultat, l'unité de la physique est un processus qui n'a jamais fini de se déployer. Il faut qu'il y ait de l'Un pour que la physique existe, mais cet Un demeure un horizon vers lequel on est toujours en marche.

La Quête de l'unité

L'espace de la relativité générale n'est pas celui de la physique quantique. L'espace de Newton n'est pas celui de Leibniz. L'espace d'Euclide n'est pas celui de Riemann, ou d'Alain Connes. Physiciens, philosophes, et mathématiciens n'ont cessé de discuter et de modifier la notion d'espace, d'en critiquer le statut et la pertinence réalité ou illusion, objet physique ou entité métaphysique... ? Quelle signification philosophique peut-on accorder à l'espace et aux notions physiques qui lui sont liées, selon nos différentes théories physiques, contemporaines ou en gestation ? Quel présupposé philosophique y recouvre l'introduction de tel ou tel concept mathématique ? Ces questions ne sont ni purement académiques, ni surannées. Bien au contraire, leur pertinence sous-tend la recherche la plus actuelle en physique théorique. Le statut philosophique de l'espace physique reste indéterminé. Cet ouvrage (actes du colloque de Cargèse, 2001) y consacre ses réflexions, à la lumière de la physique la plus moderne.

L' espace physique entre mathematiques et philosophie

Les avatars du vide

Une des questions les plus vertigineuses de l'astrophysique !

Quel est l'âge de l'Univers ? Nous croyons tous connaître la réponse : 13,7 milliards d'années. Mais s'arrêter là serait se priver de l'essentiel. Ce chiffre est le fruit d'une quête passionnante où l'on retrouve Einstein, Hubble, Lemaître..., les subtilités de la physique relativiste et de la cosmologie moderne.

Définir une notion d'âge pour un système aussi complexe n'a rien d'évident. Prenez le corps humain, son âge biologique n'est pas celui des atomes qui le constituent, dont la plupart ont été fabriqués par des réactions nucléaires au coeur d'étoiles anciennes il y a des milliards d'années ! Pour l'Univers, c'est encore pire. Physiciens et cosmologues ont contourné le problème en fabriquant la notion de temps cosmique. Mais ce n'est pas une grandeur que peuvent indiquer des horloges et reconstituer sa valeur repose sur des hypothèses théoriques.

C'est pourquoi la question est encore aujourd'hui débattue.

Enfin vous découvrirez comment on peut aborder l'âge de l'Univers en se passant de la notion de temps, devenue périmée avec la physique moderne.

Alors attachez votre ceinture cosmique...

L'âge de l'univers

Quand et comment sont apparues les galaxies? Que se passe-t-il dans une étoile ? Comment découvrir et comprendre les trous noirs? En présentant la naissance, la vie, la mort de ces systèmes astronomiques, ces enregistrements retracent une véritable écologie du cosmos.

Etoiles, galaxies, trous noirs - 3 CD audio

Selon la conception des astrophysiciens, l'univers est le résultat d'une longue évolution. Depuis son origine - le big-bang -, dans des conditions extrêmes de température, de densité, de pression, il est le siège d'une expansion qui entraîne les galaxies, les quasars et tous les astres du cosmos. Les cosmologistes s'interrogent sur les causes et les caractéristiques de cette expansion, mais aussi sur la manière dont sont apparues les galaxies, les étoiles, les planètes et finalement toute la matière qui nous environne. Ils ont compris que l'origine de toutes les structures, aussi bien les immenses galaxies que les atomes dont nous sommes constitués, devait être recherchée dans les premières phases de l'évolution de l'univers. Ils en sont arrivés, pour comprendre la physique surprenante de ces premiers instants, à incorporer les résultats les plus récents de la physique des particules à la cosmologie, prédisant des épisodes stupéfiants dans l'histoire de l'univers, dont la richesse conceptuelle n'est pas encore épuisée. L'ouvrage de Marc Lachièze-Rey présente le modèle de big-bang, c'est-à-dire l'évolution et les caractéristiques de l'univers, tel que les cosmologistes le conçoivent aujourd'hui, y compris les plus récentes améliorations amenées par la physique des particules. Marc Lachièze-Rey, chargé de recherches au CNRS, travaille au Centre d'études nucléaires de Saclay. Astronome et astrophysicien, il s'intéresse à la cosmologie, et plus particulièrement à la répartition et à la formation des galaxies.

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