Outils mathématiques pour la physique

Résumé : La relativité générale a fêté son centième anniversaire, et la récente détection des ondes gravitationnelles par les consortiums LIGO et Virgo a confirmé de façon éclatante la prédiction d'Einstein : des masses en accélération peuvent produire une oscillation de l'espace-temps se propageant à la vitesse de la lumière. Destiné à tous les esprits curieux, cet ouvrage présente une réflexion plurielle sur la nature de la gravité. L'enquête, philosophique, historique et scientifique, aborde tous les domaines où la gravitation opère, de la cosmologie quantique à la matière noire et aux trous noirs.

Prix Bourrienne 2024 Prix Art, Société, Science du meilleur essai français 2024 "Yann Mambrini avait déjà montré ses talents de vulgarisateur [... ] il récidive en livrant encore un ouvrage très clair [... ] On est comblé". Le Monde Deux questions ne cessent de hanter l'être humain depuis qu'il a porté son regard vers le ciel : de quoi est fait le cosmos et quelles sont ses lois ? La physique a tenté d'y répondre tout au long du XXe siècle en redéfinissant des notions-clés comme l'espace, le temps et l'atome. Aujourd'hui, elle semble marquer le pas : saviez-vous que les particules élémentaires connues ne représentent que 5% du contenu de l'Univers ? Qu'il est en expansion accélérée sous l'effet d'une insaisissable énergie sombre ? Que l'on ignore toujours pourquoi le neutrino possède une masse ? Dans cette synthèse magistrale, Yann Mambrini pointe les failles qui limitent notre compréhension de l'infiniment grand comme de l'infiniment petit. Il montre surtout que ces carences constituent les indices d'une "nouvelle physique" , au-delà des modèles admis de nos jours. De la théorie des cordes aux trous noirs primordiaux en passant par l'inflaton, la 5e force ou la matière noire, il nous explique les théories ultimes qui pourraient conduire à rebâtir, demain, tout l'édifice. "J'ai eu un très grand plaisir à lire ce livre. Yann Mambrini nous met au coeur de la nouvelle physique dans un langage simple, accessible à tous". Alain Aspect, prix Nobel de physique. Yann Mambrini est directeur de recherche au CNRS, théoricien au Laboratoire de physique des 2 infinis Irène Joliot-Curie à Orsay, et scientifique associé au CERN. Auteur notamment de Newton à la plage (Dunod, 2021), il est aussi magicien à ses heures.

Ce livre présente les travaux qui ont valu à Alain Aspect le prix Nobel de physique. Il retrace la genèse du problème qu'il a cherché à résoudre en le replaçant dans l'histoire de la physique et des débats entre Einstein et Bohr entamés à la fin des années 1920 au sujet de la physique quantique, puis des découvertes de John Bell, qui travaille dans les années 1960 sur les variables cachées supposées par Einstein, persuadé que la physique quantique est incomplète. Alain Aspect découvre que le débat, qui repose sur des expériences de pensée, peut être tranché par une expérience de physique bien réelle : " Quelle situation extraordinaire : trancher par une expérience un débat de nature épistémologique, voire philosophique, sur la façon d'interpréter ce formalisme quantique tellement fructueux, capable de décrire avec précision tellement de phénomènes, et même d'inventer des technologies révolutionnaires comme le transistor ou le laser. Qui plus est, deux points de vue différents portés par les plus grands physiciens du XXème siècle. Comment résister à l'envie de travailler sur ce sujet ? " Ce sera le projet d'une vie. Ce livre raconte la genèse et la réalisation de cette expérience, qui se confond avec une existence de chercheur passionné. Il déroule plus d'un siècle de physique et nous permet de comprendre les questions qui ont agité les plus grands physiciens pendant plus d'un siècle, et de mieux se représenter comment on peut penser aujourd'hui la nature de la matière. Il s'achève par des chapitres tournés vers l'avenir et l'utilisation des technologies quantiques et de l'intrication : cryptographie, communication, calcul, métrologie quantiques, et aussi la téléportation quantique et l'informatique quantique.

Résumé : Chose déroutante, décidément, que le temps. Nous en parlons comme d'une notion familière et évidente, voire domestique, "gérable". Les physiciens, eux, l'ont couplé à l'espace, en ont fait une variable mathématique, qu'ils intègrent dans des théories si complexes qu'elles sont difficiles à traduire en langage courant. Quant aux philosophes, ils ne cessent depuis plus de deux millénaires de s'interroger : est-il une sorte d'entité primitive, originaire, qui ne dériverait que d'elle-même ? Procède-t-il au contraire d'une ou plusieurs autres entités plus fondamentales ? Le temps s'écoule-t-il de lui-même ou a-t-il besoin des événements qui s'y déroulent pour passer ? Et au fait, le temps a-t-il eu un commencement ? Aucune discipline ne parvient à épuiser, à elle seule, la question du temps. C'est pourquoi nous avons croisé les regards des philosophes avec ceux des physiciens. Et que se passe-t-il ? Sans aucun doute de belles et troublantes choses...