Cet article vous présente une sélection de 5 des meilleurs livres sur la relativité générale.
1. Relativité générale (Thomas A. Moore)
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Qu’est-ce que la gravitation ? La relativité générale, qui permet de décrire la gravitation dans un cadre qui respecte les lois de la relativité restreinte, est une théorie complexe, dont l’étude et l’expertise sont longtemps restées réservées aux physiciens particulièrement courageux et amateurs de sensations fortes mathématiques.
Depuis une vingtaine d’années, la situation a beaucoup changé et plusieurs auteurs ont su extraire de cette complexité des façons beaucoup plus simples de présenter et d’enseigner cette discipline.
Cette matière est aujourd’hui enseignée en début de master, voire en fin de licence universitaire, permettant à un grand nombre d’étudiants d’aborder des thèmes qui les intriguent ou les font rêver : trous noirs, cosmologie, ondes gravitationnelles, etc.
L’ouvrage de Thomas A. Moore est un des premiers qui proposent un cours de relativité générale au niveau de la licence universitaire, en adaptant la présentation et la pédagogie à ce public pour qu’il découvre cette discipline, sans sacrifier pour autant le contenu : il est parfaitement adapté aussi pour les étudiants de master.
De la présentation des fondements de cette théorie à ses applications les plus avancées (cosmologie, thermodynamique des trous noirs, ondes gravitationnelles), le lecteur est sans cesse guidé dans sa progression grâce à de nombreux encadrés qui développent pas à pas la plupart des calculs importants. Les aspects calculatoires sont clairement séparés des aspects conceptuels, dans le texte principal.
À propos de l’auteur
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2. La théorie de la relativité restreinte et générale (Albert Einstein)
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Nouvelle présentation de ce texte fondamental, publié pour la première fois en 1905 (relativité générale) puis en 1916 (relativité restreinte), qui devait révolutionner la physique contemporaine et qui est aussi un texte exemplaire de la littérature scientifique.
À propos de l’auteur
Albert Einstein né le 14 mars 1879 à Ulm, dans le Wurtemberg, et mort le 18 avril 1955 à Princeton, dans le New Jersey, est un physicien théoricien. Il fut successivement allemand, apatride, suisse et de double nationalité helvético-américaine.
3. Introduction à la relativité générale (Jean Hladik)
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Qui aurait imaginé que la théorie de la relativité générale devrait être prise en compte pour régler les horloges satellitaires dont dépend la précision d’une technique devenue aussi banale que le GPS ? Le temps et l’espace, cadre fondamental de toute la physique, sont en effet nécessairement modélisés par les équations relativistes d’Albert Einstein.
La relativité générale est devenue un outil privilégié pour décrire l’Univers dans son ensemble, depuis le big bang jusqu’aux trous noirs, en passant par le système solaire, les étoiles à neutrons, les pulsars, les ondes gravitationnelles.
De plus, la recherche d’une cohérence de toute la physique fondamentale conduit à des théories nouvelles qui, dans un cadre quantique général, contiennent l’essentiel de la relativité générale.
Cette Introduction à la relativité générale est conçue de façon à apporter au lecteur, de façon simplifiée, toutes les notions mathématiques nécessaires pour comprendre cette théorie.
Deux chapitres donnent les éléments essentiels sur le calcul tensoriel et la théorie des espaces de Riemann. Un chapitre est consacré aux idées qui, historiquement, sont à l’origine du développement mathématique de cette théorie.
Des tests expérimentaux d’une très grande précision ont confirmé, dans le détail, la pertinence de la relativité générale. L’auteur décrit les principaux résultats actuels qui valident cette théorie.
Un dernier chapitre est consacré à la cosmologie dont la relativité générale permit, pour la première fois dans l’histoire des idées, d’envisager des bases scientifiques.
À propos de l’auteur
Jean Hladik est un physicien français, spécialiste en physique théorique, principalement en mécanique quantique, relativité restreinte et calcul tensoriel. Il est aussi historien de la science.
4. Cosmologie et relativité générale – Une première approche (Alice Gasparini)
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La théorie de la relativité générale est à la base de la compréhension de la cosmologie, mais celle-ci est complexe et demeure globalement inaccessible aux non-spécialistes.
Cet ouvrage relève ce défi, et se pose comme un cours d’introduction à la cosmologie moderne et aux notions de base en relativité générale spécifiquement conçu pour un lectorat de scientifiques non spécialistes.
Le niveau de vulgarisation, à mi-chemin entre le « sans formules » et celui d’un cours universitaire, permet au lecteur de maintenir un lien permanent entre formalisme mathématique et intuition physique.
À propos de l’auteur
Alice Gasparini a débuté ses études à Parme (Italie) et a poursuivi sa formation en physique et mathématique à l’Université de Genève. En 2006 elle a obtenu son Ph.D. en physique théorique. Elle a été post doctorante à l’Université de Santa Barbara (CA) où elle a commencé à s’engager dans l’enseignement des mathématiques et de la physique.
Elle est depuis 2008 enseignante au secondaire genevois et collaboratrice scientifique à l’Université de Genève. Elle a entamé en 2017 une seconde thèse consacrée à la didactique de la physique.
5. Relativité générale – Cours et exercices corrigés (Aurélien Barrau, Julien Grain)
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La relativité générale est une matière fascinante pour les étudiants de physique, mais elle a une réputation de discipline difficile. L’ouvrage propose une approche rapide et simple du sujet permettant d’en découvrir aisément les fondements et les applications.
Ce cours se libère du formalisme des mathématiques mais garde toute sa rigueur. Des applications de la relativité générale à la cosmologie et à la physique des trous noirs sont abordées. A la fin de chaque chapitre sont proposés des exercices corrigés.
Dans cette seconde édition actualisée, un nouveau chapitre sur l’approche lagrangienne de la relativité générale a été ajouté.
À propos de l’auteur
Aurélien Barrau est spécialiste des trous noirs, professeur à l’université Grenoble-Alpes et chercheur au Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie du CNRS. Il est lauréat de plusieurs prix scientifiques, membre honoraire de l’Institut universitaire de France, et également docteur en philosophie de l’université Paris-Sorbonne.
