étudier la physique moderne

[invitef07e911d]

Bonjour,

je suis actuellement étudiant en informatique en fin de 2ème année à l'epfl en Suisse et je commence à m'intéresser énormément à la physique.

Mon niveau en physique n'est malheureusement pas très bon, on eu un cours de 2 semestres de physique général (où on a couvert mécanique, thermodynamique, electromagnétisme, onde, relativité restreinte et un peu de mécanique quantique) que je n'ai malheureusement pas super bien travaillé (au début j'aimais pas la physique xD).

Mais en révisant pour les examens j'ai réalisé que j'appréciais beaucoup la physique en fait, et surtout la physique moderne avec la relativité ou la dualité onde-particule que je trouve super intéressant comme concepts.

Mais comme on n'aura plus de physique dans la suite de la formation, et de toute manière on voit les choses surtout d'un point de vue applications pour ingénieur, je voulais étudier cette matière par moi-même, sur mon temps libre pendant la suite de mes études et même plus loin après.

Voila donc mon premier objectif aurait été de retravailler la physique général (j'ai les 3 tomes de Physique Générale de Giancolli que j'ai acheté pour mon cours) histoire d'avoir de bonne base en physique classique et une idée de la physique moderne. Mais ensuite?

J'ai vu qu'il y avait tellement de sujet différent en physique moderne (physique nucléaire, physique des particules, physique des hautes-énergie, etc) que je ne sais pas exactement où m'orienter après? Moi ce que j'aimerais bien c'est être capable de comprendre bien le monde autours de moi, comment il fonctionne, comment fonctionne l'univers, comment ça fonctionne au niveau atomique (en tout cas j'aimerais être capable de comprendre parfaitement notre physique actuelle qui explique ça).

Je cherche donc des livres qui me permettront de continuer mon apprentissage de la physique après mon cours de physique générale. Je suis assez motivé et mon objectif serait d'en savoir autant que si j'avais fait un master en physique (ça sera difficile quand même...) donc je me demandais vraiment quels sujets je devais étudier et dans quel ordre pour arriver à ce niveau en physique.

Même si je l'ai pas encore précisé je cherche évidemment pas des ouvrages de vulgarisation, je veux comprendre la physique mathématiquement et donc toutes les équations (aussi complexes soient-elles..). J'ai quelques bases mathématiques mais je sais pas si ça suffira... Disons que je sais intégrer jusqu'à 3 dimensions (+ que 3 j'aurais de la peine de paramètriser les objets...), j'ai fait de l'analyse complexe, de l'algèbre linéaire également... est-ce que j'aurais besoin d'autre chose en math pour attaquer certains sujets de la physique moderne?

Voila c'est un peu tout... dsl pour ce long pavé^^

Merci d'avance pour votre aide

Bonne journée
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[Deedee81]

Bonjour et bienvenue,

Disons que je sais intégrer jusqu'à 3 dimensions (+ que 3 j'aurais de la peine de paramètriser les objets...), j'ai fait de l'analyse complexe, de l'algèbre linéaire également... est-ce que j'aurais besoin d'autre chose en math pour attaquer certains sujets de la physique moderne?

C'est déjà pas si mal. Et puis tu pourras combler les trous au fur et à mesure.

Et il n'est pas rare que les (bons) cours contiennent les maths nécessaires. Par exemple, les livres sur la relativité générale contiennent fréquemment un chapitre sur la géométrie différentielle.

Tu sais, les polynomes de Lagrange ou Laguerre, j'ai vu ça la première fois où j'ai étudié les résolutions de l'équation de Schrödinger, idem pour Bessel (enfin, ça, j'en avais entendu parler mais sans jamais utiliser). Ca ne m'a pas traumatisé Evidemment, faut savoir ce qu'est une équation différentielle ou aux dérivées partielle, ça c'est un minimum, bien sûr. Mais pas besoin d'avoir eut la médaille Fields pour faire de la physique .

Mais, bon, ne t'étonne pas si de temps en temps tu tombes sur un truc un peu rebuttant. J'ai eut la blague avec les fibrés (pourtant il n'y a rien de plus biesse, comment j'ai pu coincer là dessus ). Mais c'est comme lors d'un bon repas, de temps en temps on tombe sur un grumeau difficile à avaller mais ça n'enlève pas le plaisir.

Merci d'avance pour votre aide

Il est très difficile de conseiller de manière aussi générale. Mais tu as été voir la bibliothèque virtuelle au début de ce forum de physique ? C'est déjà un début.

[invitef07e911d]

ok merci, je suis allé jeter un coup d'oeil à la bibliothèque vitruel et en effet il semble y avoir pas mal de pdf de cours intéressant sur la physique moderne.

Ma question n'est pas très précise en effet, en fait j'y connais pas grand chose en physique et surtout je ne connais pas bien les différents sujets qui peuvent être étudier. En gros ce que je sais (enfin ce que je crois avoir compris), c'est que il y a la physique classique, c'est celle qui a principalement été développée jusqu'en fin 1800 à peu près (jusqu'à la relativité d'Einstein ainsi que les début de la théorie des quanta). Et donc dans la physique classique il y a ces sujets principalement: mécanique (de Newton), thérmodynamique, éléctromagnétisme, ondes (j'en oublie?). Et ensuite du côté de la physique plus moderne je connais la relativité restreinte et général (au niveau calcul je connais que la restreinte, et pas super bien) et la mécanique quantique mais là à par l'équation de Shrödinger, le principe d'incertitude et l'effet tunnel j'ai rien vu de plus... Et à côté je sais qu'il y a beaucoup d'autre branche, et c'est surtout là que je connais pas et que j'aurais besoin d'être dirigé.

Moi ce que j'essaie de chercher, c'est une sorte de plan d'étude. Un plan qui me dirait, étudier la physique classique, puis (à partir de là j'invente^^) la relativité, puis la physique des particules, puis la mécanique quantique, etc...

Je sais pas si y a des sujets important à aborder avant d'autre, si il y a certains que je pourrais ne pas vraiment avoir besoin d'étudier?

Le but final se serait d'être parfaitement capable de comprendre les théories les plus récentes en physique (je veux dire si dans 10 ans quelqu'un sort une théorie hyper complexe dans un magasine, j'aimerais avoir toutes les bases physique et mathématique pour la comprendre). Et, mais bon là c'est peut-être un peu moins scientifique et plus un rêve, mais j'aime beaucoup l'idée de voyager dans le temps ou l'idée de l'existence d'univers parallèle, et j'aimerais bien comprendre par moi-même ces théories pour me rendre compte à quel point c'est possible (ou impossible =) ).

[Deedee81]

Salut,

ok merci, je suis allé jeter un coup d'oeil à la bibliothèque vitruel et en effet il semble y avoir pas mal de pdf de cours intéressant sur la physique moderne.

Ma question n'est pas très précise en effet, en fait j'y connais pas grand chose en physique et surtout je ne connais pas bien les différents sujets qui peuvent être étudier. En gros ce que je sais (enfin ce que je crois avoir compris), c'est que il y a la physique classique, c'est celle qui a principalement été développée jusqu'en fin 1800 à peu près (jusqu'à la relativité d'Einstein ainsi que les début de la théorie des quanta). Et donc dans la physique classique il y a ces sujets principalement: mécanique (de Newton), thérmodynamique, éléctromagnétisme, ondes (j'en oublie?).

En gros non. Tu as la résistance des matériaux, la cristallographie, etc.... mais ça fait partie de la mécanique (en mordant sur le quantique).

Tu as la physique statistique mais c'est "parallèle" à la thermo.

Et ensuite du côté de la physique plus moderne je connais la relativité restreinte et général (au niveau calcul je connais que la restreinte, et pas super bien) et la mécanique quantique mais là à par l'équation de Shrödinger, le principe d'incertitude et l'effet tunnel j'ai rien vu de plus... Et à côté je sais qu'il y a beaucoup d'autre branche, et c'est surtout là que je connais pas et que j'aurais besoin d'être dirigé.

Moi ce que j'essaie de chercher, c'est une sorte de plan d'étude. Un plan qui me dirait, étudier la physique classique, puis (à partir de là j'invente^^) la relativité, puis la physique des particules, puis la mécanique quantique, etc...

Je sais pas si y a des sujets important à aborder avant d'autre, si il y a certains que je pourrais ne pas vraiment avoir besoin d'étudier?

C'est très dur ce que tu demandes car tout dépend où tu veux arriver. Pour aller dans une ville tu n'es pas obligé de prendre tous les chemins mais ça dépend quand même de la ville

Exemple, si tu t'intéresses à ce qui se fait en physique quantique (théorie quantique des champs, physique des particules)... tu peux largement te passer de la relativité générale.

Mais si tu veux aller jusqu'à la théorie des cordes ou la gravité quantique à boucles, la RG tu n'y couperas pas.

Sinon, je conseillerais pour les grandes lignes :
- la physique classique, tel que tu l'as décrit et physique statistique inclue et électromagnétisme à fond. Apprentissage de certains outils capitaux : formalisme de lagrange et hamilton.
- la mécanique quantique orthodoxe (Schrödinger)
A bien maitriser, y compris la formulation matricielle, la théorie des groupes, le spin, les particules indiscernables, formulation perturbative (utile pour la suite), etc....
- la relativité restreinte (indispensable pour la suite)
- mécanique quantique relativiste (théorie de l'électron de Dirac, Klein-Gordon,...)
- La relativité générale (mais voir ci-dessus)
- la théorie quantique des champs. Là c'est vaste. Mais presque tous les cours couvrent le sujet. Je peux conseiller plusieurs livre dont ma "bible" (Quantum Field Théory de Claude Itzykson et Jean-Bernard Zuber)
- théorie des cordes ou gravité quantique à boucles ou autre

Pour les bouquins et autre je conseille aussi le forum sur les lectures et l'appel à d'autres contributeurs ici car j'ai un problème : je ne suis plus un gamin et souvent mes livres sont devenus.... indisponibles. Par exemple, un très très bon livre sur la MQ non relativiste que j'ai lu :
http://www.amazon.com/Quantum-Mechan...464231&sr=1-11
(il y a d'autres livres disponibles du même auteur mais je n'ai pas lu)
J'ai le même problème en RR.

Celui-là est toujours disponible
http://www.amazon.com/Quantum-Field-...4464626&sr=1-1

Pour l'EM :
http://www.amazon.com/Electrodynamiq...4464661&sr=1-1

Pour la RG :
http://www.amazon.com/Gravitation-Ph...4464772&sr=1-1

Pour la physique classique j'ai en général moins de référence (connaissance scolaire)

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Pour la théorie des groupes, quand tu en seras là et en ressentira le besoin (c'est-à-dire dans la MQ, c'est là que moi j'ai ressenti ce besoin), un article pure math mais très agréable à lire :
http://xxx.lanl.gov/abs/math-ph/0005032

J'ai aussi un super bon bouquin en calcul tensoriel appliqué à la physique de Hladik. Malheureusement indisponible aussi. Mais là aussi il y a d'autres bouquins du même style et du même auteur.

[invite8ef897e4]

Bonjour

la théorie quantique des champs. Là c'est vaste. Mais presque tous les cours couvrent le sujet. Je peux conseiller plusieurs livre dont ma "bible" (Quantum Field Théory de Claude Itzykson et Jean-Bernard Zuber)

Je ne crois pas que cela soit le meilleur livre a conseiller pour commencer Enfin, moi j'ai commence avec le Weinberg, c'etait rude mais passionant et j'en ai ete parfaitement satisfait. Mais, peut etre le Zee, ou le Aitchison & Hey, ou le Bjorken & Drell, sont plus conceptuels que calculatoires (par ordre inverse temporel).

[Deedee81]

Salut,

BonjourJe ne crois pas que cela soit le meilleur livre a conseiller pour commencer Enfin, moi j'ai commence avec le Weinberg, c'etait rude mais passionant et j'en ai ete parfaitement satisfait. Mais, peut etre le Zee, ou le Aitchison & Hey, ou le Bjorken & Drell, sont plus conceptuels que calculatoires (par ordre inverse temporel).

Bonne remarque.

J'ai lu aussi celui là :
http://www.amazon.com/Photons-Atoms-...4482038&sr=8-4

Pas mal du tout et assez facile à digérer. Ca m'a aidé à comprendre pas mal de chose en QED. P.S. : je n'ai pas retrouvé la version française, moi c'est la version française que j'ai (mais je n'ai pas la référence sous la main, le bouquin est chez moi).

[invitef07e911d]

Ok merci à tous pour ces conseils et références.

Je vais donc commencer par reprendre toute la physique classique, puis une fois bien au clair, j'étudierais plus en profondeur l'électromagnétisme et la physique statistique. Et après j'étudierais donc mécanique quantique + relativité de manière progressive jusqu'à arriver, si possible, à la théorie des cordes, mais bon ça va être long^^

[Niels Adribohr]

Salut,
personnellement, je te conseillerais Les cours de physique de Feynman. Concernant le niveau, il s'agit de plusieurs livres (5 en tout) d'introductions à la physique qui ne demandent pas un énorme niveau en mathématique. En fait, ces cours commencent très doucement (la premiere moitié du premier livre contient très peu d'équation) et ne sont jamais d'un niveau technique insurmontables. Certains diront qu'ils ne sont pas assez complet dans le sens qu'ils ne sont pas assez formels, mais j'aurai tendance à dire que celui qui comprend entierement le contenu de ces livres possède déjà des bases solides en physique, nottament en ce qui concerne les vrais idées physiques. Personnellement, je suis niveau M1 en physique, et il me semble que si j'ai acquis le savoir faire pour résoudre les problemes de physiques grâce à ma formation à la fac, j'estime que je n'aurais encore rien compris aux idées fondamentales de la physique si je n'avais pas lu ces bouquins. De plus, certains passages de ces cours (pas beaucoup mais quelques uns) ne sont pas si simple que ça. Je pense qu'un passage de la préface à l'édition française de Delacôte résume bien le contenu mathématique de ces livres:

A aucun moment, l'outillage mathématique ne vient entraver la compréhension des phénomènes physiques. Bien au contraire, cet outillage est conçu pour répondre aux problèmes que se pose le physicien. Il en résulte que le lecteur de ce livre découvre à la fois les grands problèmes de physique et les outils indispensables pour les résoudre le plus simplement possible

Concernant le contenu : le premier livre traite de la mécanique classique de base (lois ne Newtons, lois de conservations, oscillateurs harmoniques, résonnances, un peu de mécanique du solide) ainsi que 2 ou 3 chapitres sur la relativité restreinte. Le deuxieme traite d'optique géometrique puis ondulatoire, un petit peu de physique statistique, un chouilla de thermodynamique, puis de mécanique un petit peu plus avancé (onde mécanique). Le troisieme traite de l'electromagnétisme (de l'electrostatique jusqu'aux ondes électromagnétiques), le 4eme qui est sans doute le plus compliqué parle de l'aspect relativiste de l'electromagnétisme, mais traite égelement un peu des propriétés magnétiques de la matiere ainsi qu'un chouilla de mécanique des fluides. Enfin, le 5ème livre, pour moi le plus interessant et le plus réussit, est consacré à une introduction à la mécanique quantique.

Bref, ces ouvrages devront être complétés par des cours un peu plus formel, par exemple, de mécanique analytique pour pouvoir esperer comprendre les théorie les plus modernes de la physique comme la théorie quantique des champs (si je te dis ça, c'est que moi même je ne les comprend pas car il me les manque ) , mais cela me parait être un bon début pour comprendre les vrais concept de base de la physique d'une maniere très profonde.
Je t'avertis cependant que beaucoup de mes collegues à la fac ont été découragé par le fait qu'il y a trop de texte à lire (il y a des équations mathématiques, mais ceux ci sont analysés et expliqués longuement par des phrases).

[invite8ef897e4]

Les cours de physique de Feynman.

Peu de gens remettent en question l'interet fondamental de ce cours. Beaucoup de gens pretendent qu'ils devraient faire parti de tout cursus en physique. J'ai plusieurs temoignages de physiciens qui disent n'avoir realise la profondeur de ces cours qu'a une seconde lecture, des annees apres avoir termine leur formation initiale, et alors qu'ils ont ete ammenes a reprendre le cours pour une question elementaire. On s'appercoit alors a quel point Feynman ne laisse aucune question conceptuelle de cote.

Le reste, resoudre les equations, c'est une question de mathematiques. C'est certes tres interessant en soi, mais il existe d'autres ouvrages pour cela plus adaptes, et qui ne s'intitulent pas "cours de physique" mais "mathematiques pour la physique". C'est tres schematique, et je suis d'accord qu'un complement est fortement recommande pour qui veut pratiquer les exercices.

Juste pour donner un exemple, le cours de Feynman "Matiere et lumiere, une etrange histoire" est un veritable tour de force. Expliquer l'electrodynamique de facon si proche de la realite des calculs, sans aucun calcul, cela aurait pu passer pour impossible sans cette oeuvre. Au-dela, vous ne pourrez probablement pas calculer une section efficace apres la lecture du livre.

[invitef07e911d]

en fait j'ai un ensemble de 3 tomes (physique générale de GIANCOLI) que j'avais acheté pour mon cours de physique cette année. De ce que j'avais lu dans ces livres ils me paraissaient vraiment clair, bien expliqué et tout.

Cela couvre à peu près l'ensemble de la physique classique avec une introduction à la physique moderne sur la 2e moitié du troisième tome. Et il y a plein d'exercice avec les corrigés donc je pensais travailler avec ces livres pour la physique générale.

Ensuite si vous me dites que ces volumes ne sont pas très bien et que le mieux se serait de me procurer les cours de Feynman dont les concepts sont vraiment beaucoup plus clairement expliqué...

Qu'est-ce qui serait le mieux? Me contenter de ce que j'ai déjà ou quand même acheter cet autre cours?

[invite2593335f]

Bonsoir!

moi comme introduction à la relativité j'ai choisit ce cours,bon surtout parcequ'il me permet de passer à la RG et à la cosmologie vous en pensez quoi vous de ce cours?
http://www.lpm.u-nancy.fr/webperso/b.../0-REL_tot.pdf

en MQ
http://itp.epfl.ch/webdav/site/itp/u...hysQuant06.pdf

je travaille avec celui là avant de prendre le feynman j'avais deja fait une lecture mais j'ai préférer y revenir après avoir toucher à d'autres livres de MQ ,mais que pensez vous de parole de feynman ''après avoir suivit ce cours vous pourree lire n'importe quel livre de MQ'' bizarre sa donne l'impreesion que son cours est une introduction

en dernier j'étudie aussi celui là en physique des particules

http://feynman.phy.ulaval.ca/marleau...au_ppnotes.pdf

pour la mecanique analytique ce document
http://catalogue.polytechnique.fr/Files/poly2007.pdf

Merci

[Niels Adribohr]

en fait j'ai un ensemble de 3 tomes (physique générale de GIANCOLI) que j'avais acheté pour mon cours de physique cette année. De ce que j'avais lu dans ces livres ils me paraissaient vraiment clair, bien expliqué et tout.

Cela couvre à peu près l'ensemble de la physique classique avec une introduction à la physique moderne sur la 2e moitié du troisième tome. Et il y a plein d'exercice avec les corrigés donc je pensais travailler avec ces livres pour la physique générale.

Ensuite si vous me dites que ces volumes ne sont pas très bien et que le mieux se serait de me procurer les cours de Feynman dont les concepts sont vraiment beaucoup plus clairement expliqué...

Qu'est-ce qui serait le mieux? Me contenter de ce que j'ai déjà ou quand même acheter cet autre cours?

Salut,
je ne connais pas les cours de Giancoli, mais il se peut qu'ils soient très bon. Après, les Feynman restent une réference. Generalement, on cite également comme réference Le cours de physique de Berkeley, qui est paraît-il également très bon, mais que je ne connais personnellement pas beaucoup (je l'ai juste consulté une fois). Pour en revenir aux Feynman, le plus qu'ils peuvent avoir par rapport à d'autres cours classiques, c'est qu'en les lisant, tu peux très bien voir des sujets que tu pensais maitriser avant et te dire : "je n'avais jamais vu les choses de cette façon là". Pour donner un exemple parmi tant d'autres, quoi de plus simple à maitriser qu'une loi de la physique exprimé sous forme vectoriel? Et bien Feynman nous montre ce qu'une écriture vectorielle implique en terme de symétrie des lois de la physique. Là où certains aspect sont abordés très formellement dans des cours classique ( ce qui ne les empeche pas d'être très bon et très clair), les cours de Feynman nous pousse à réflechir beaucoup plus profondément sur les concepts. Après, comme je l'ai déjà dit, cela implique qu'il y a beaucoup de texte, et ça en décourage certains.

Après, je ne me permettrais pas de te dire de les acheter, car ils ne sont tout de même pas donné! L'idéal, ce serait pour toi que tu puisses les consulter afin de t'en faire une idée (dans une bibliotheque universitaire, ou alors, si tu as de la chance d'habiter dans une grande ville qui possede une grande bibliotheque municipale, comme moi à Lyon).

mais que pensez vous de parole de feynman ''après avoir suivit ce cours vous pourree lire n'importe quel livre de MQ'' bizarre sa donne l'impreesion que son cours est une introduction

Oui, il s'agit bien d'un livre d'introduction à la mécanique quantique. Mais il dit également que ce qu'il traite est considerer generalement comme de la mécanique quantique avancé, bien qu'il estime qu'elle est en fait plus simple que la mécanique quantique dite de base. Ce que j'aime beaucoup dans ce livre, c'est qu'il arrive à expliquer les notations de Dirac sans le blabla mathématique habituel sur les espaces de Hilbert etc... Je pense que c'est une grande erreur qui retarde beaucoup la comprehension des idées de mécanique quantique que de l'introduire en disant : "l'état du systeme est représenté par vecteur appartenant à l'espace de Hibert appelé un ket, etc...". Au contraire, Feynman nous expose d'abord les regles avec des phrases, et nous dit : "une maniere pratique d'écrire les choses, c'est d'utilisé cette notation" pour ensuite nous dire que ces notations ont un rapport avec le formalisme vectoriel.

[invitef07e911d]

bon alors ce qui serait pas mal, c'est que je travaille d'abord bien avec mon cours là, en faisant exercice et tout ça. Puis quand j'aurais tout fait, je pourrais reprendre une seconde fois avec ce cours de Feynman, histoire de relire et de pouvoir réfléchir encore plus sur les différents concepts.

Selon ce que vous me dites ici, cela pourrait bien me permettre de découvrir sous un nouvel angle plusieurs choses que je croyais avoir bien compris avant.

Bon ça va me prendre énormément de temps tout ça, mais j'imagine que c'est essentiel de bien maîtriser la physique classique avant de se lancer dans les sujets plus modernes...

[invite2593335f]

bon alors ce qui serait pas mal, c'est que je travaille d'abord bien avec mon cours là, en faisant exercice et tout ça. Puis quand j'aurais tout fait, je pourrais reprendre une seconde fois avec ce cours de Feynman, histoire de relire et de pouvoir réfléchir encore plus sur les différents concepts.

Selon ce que vous me dites ici, cela pourrait bien me permettre de découvrir sous un nouvel angle plusieurs choses que je croyais avoir bien compris avant.

Bon ça va me prendre énormément de temps tout ça, mais j'imagine que c'est essentiel de bien maîtriser la physique classique avant de se lancer dans les sujets plus modernes...

Tous les Feynman sont formidable et très pratique le formalisme mathématiques est très peu présent on à l'impression qu'on n'a pas besoin d'être un as en maths pour faire de la physique .

les berkeleys de mecanique,ondes,et physique statistique sont très bien
et en plus avec quelques articles originaux à éplucher

[invite2593335f]

Pour la théorie des groupes, quand tu en seras là et en ressentira le besoin (c'est-à-dire dans la MQ, c'est là que moi j'ai ressenti ce besoin), un article pure math mais très agréable à lire :
http://xxx.lanl.gov/abs/math-ph/0005032

J'ai aussi un super bon bouquin en calcul tensoriel appliqué à la physique de Hladik. Malheureusement indisponible aussi. Mais là aussi il y a d'autres bouquins du même style et du même auteur.

En théorie des groupes tu n'en pas un (pdf ou ps) en français dans le même esprit, bon mon anglais n'est pas parfait!

et merci