Astrophysique et Cosmologie : conseils de lectures progressifs ?

[Juoguessr]

Bonjour,
Je me suis toujours intéressé à l'espace et à l'univers et, malgré ma faible formation en mathématiques et physiques (j'ai arrêté au lycée, je suis étudiant en sciences sociales) j'aimerais aller plus loin.
J'ai déjà lu certains ouvrages ne mobilisant pas trop de connaissances mathématiques, comme des livres d'Hubert Reeves au départ, des atlas, puis certains livres de Sylvie Vauclair, Jean Pierre Luminet, il m'a fallu parfois m'y reprendre à plusieurs fois pour comprendre certains concepts.
À titre de vulgarisation j'aime bien regarder la chaîne Zebroloss (qui a fait une bonne video résumant les principales theories cosmologiques). Au fil du temps j'ai donc appris l'existence de certaines theories cossmologiques ou en lien avec la cosmologie (théorie des cordes, gravitation quantique à boucles...).

Maintenant j'aimerais aller dans quelques chose de plus dur si j'en ai la capacité. "L'objectif ultime" serait de pouvoir lire et comprendre des livres comme "Astronomie Astrophysique" (Agnès Acker) ou encore "Cosmologie primordiale" déjà évoqué sur ce forum.
Alors par où continuer ? Devrais je regarder des cours universitaires de physique de niveau licence ? Avoir des lectures progressives ? Aller en profondeur dans la physique quantique ? Lire du Aurélien Barrau ? J'aimerais surtout quelques chose qui embrasse un peu la discipline à l'image de ce que peut faire les éditions de boeck.
Ce qui m'intéresse aussi dans l'univers est sa diversité, à l'image du livre récent de Jean Pierre Luminet "Corps Célestes insolites". Que me conseillerie vous ?
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[Lansberg]

Bonjour,

pour aller plus loin en astrophysique et cosmologie, il faut d'abord être "au clair" sur les notions de base qui nécessitent un minimum de physique et mathématique. Chez de Boeck, il y a "À la découverte de l'univers, introduction à l'astronomie et l'astrophysique", qui donne un aperçu général, quasiment sans maths. Puis il y a "Astronomie et Astrophysique", de Séguin et Villeneuve, qui est, à mon avis, le plus complet pour débuter, avec ce qu'il faut de physique et de maths niveau lycée (avec exercices !). La deuxième édition est un peu plus actualisée sur la cosmologie mais ça reste superficiel.
L'ouvrage d'Agnès Acker me semble ensuite abordable car il ne fait pas appel à des notions mathématiques compliquées.
Pour accéder à "cosmologie primordiale", il faut maîtriser des maths de premier/second cycles universitaires. Et là, pas de secrets, il faut s'y mettre...

[Gilgamesh]

J'avais confectionné une liste de lecture scientifique ici (que je conseille toujours)

https://forum.hardware.fr/hfr/Discus...et_99656_1.htm

En cosmologie, je ne conseille pas le Cosmologie Primordiale, qui casse les pattes à quiconque n'est pas très bien familiarisé avec le formalisme mathématique.

Mon conseil alternatif :

Initiation à la cosmologie
de Marc Lachièze-Rey

Cosmologie
de James Rich, traduction Jean-Louis Basdevant

Astrophysique Étoiles, Univers et relativité
de Jean Heyvaerts


Et en ligne, il y a les merveilleux cours en anglais de Alan Guth au MIT
https://www.youtube.com/watch?v=ANCN...DriuDqEnywoxra

Le sous-titrage en anglais est de qualité, donc si tu arrive à t'accrocher avec ça, c'est vraiment hyper-didactique.

[Camille6]

Bonjour,
Je trouve votre démarche très inspirante, et je pense que vous avez déjà posé d’excellentes bases pour aller plus loin. Une bonne étape intermédiaire pourrait être de suivre des cours en ligne de niveau licence - par exemple les modules d’initiation à l’astrophysique proposés sur les platerformes de MOOC par des universités. Ces formats permettent de se familiariser avec les raisonnements physiques sans être noyé trop vite dans la formalisation mathématique. En parallèle, vous pourriez explorer des ouvrages plus techniques mais encore accessibles comme L’Univers expliqué à mes petits-enfants (Barrau), ou Initiation à la cosmologie (Marc Lachièze-Rey), qui vont un cran plus loin tout en restant lisibles avec un bagage autodidacte. Et si vous avez envie de poser quelques jalons en maths, les bases du calcul différentiel et de l’algèbre linéaire (souvent nécessaires en cosmologie) peuvent se travailler petit à petit, par exemple avec des vidéos pédagogiques très imagées, qui rendent les concepts concrets. . Bref, votre progression peut rester fluide si vous continuez à alterner contenu visuel, lectures progressives, et petits pas en maths quand le besoin s’en fait sentir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[ThM55]

Cela nous donne déjà une riche bibliographie. Je me permettrais d'ajouter deux titres sur la cosmologie, que j'ai appréciés personnellement:

Cosmologie Moderne (Origine, nature et évolution de l'univers: épopée de l'infiniment grand), par P.J.E. Peebles (Prix Nobel de physique 2019). Parce qu'il est abordable, mais très solide; agréable à lire, n'utilise pas de mathématiques avancées, il donne énormément de détails sur l'histoire de la cosmologie, sur ses aspects théoriques et sur les preuves observationnelles, et explique en profondeur les idées physiques utiles dans ce domaine et comment elles se sont transmises dans la communauté scientifique. Passionnant bouquin.

An Introduction to Cosmology par Jayant Narlikar. Plus avancé que le précédent, il demande des connaissances en maths pour suivre l'exposé (calcul différentiel et intégral, etc). Ce titre me revient à l'esprit (j'avais lu la première édition il y a 30 ans) car j'ai appris récemment le décès de son auteur. Il commence par une introduction très abordable à la relativité générale. Narlikar avait un don pour simplifier ce que d'autres expliquent de façon compliquée. Par exemple sa description du tenseur énergie impulsion de fluides et de champs est remarquable. Ensuite il expose en détail la cosmologie dite "standard". L'originalité de ce traité est qu'il contient aussi des chapitres sur les alternatives à la théorie cosmologique standard. C'est assez rare de le voir dans une discipline que je trouve parfois un peu dogmatique.

[stefjm]

RIP
https://en.wikipedia.org/wiki/Jayant_Narlikar

Il a eu une chaire au Collège de France 2003 2004.
https://www.college-de-france.fr/fr/chaire/jayant-vishnu-narlikar-chaire-internationale-chaire-annuelle

[stefjm]

Cela nous donne déjà une riche bibliographie. Je me permettrais d'ajouter deux titres sur la cosmologie, que j'ai appréciés personnellement:
C'est assez rare de le voir dans une discipline que je trouve parfois un peu dogmatique.

Ah?
Élimine le temps entre et et regarde...

[JPL]

Narlikar a développé dans la suite de Fred Hoyle des théories non canoniques tournant autour d’un modèle sans inflation quasi stationnaire. Je ne sais pas comment il a évolué par la suite, donc je ne sais pas si l’on peut faire entièrement confiance au contenu de son livre.

[stefjm]

Le Collège de France ne donne pas une chaire à un scientifique à qui on ne pourrait pas faire confiance.
Si?

[ThM55]

Narlikar a développé dans la suite de Fred Hoyle des théories non canoniques tournant autour d’un modèle sans inflation quasi stationnaire. Je ne sais pas comment il a évolué par la suite, donc je ne sais pas si l’on peut faire entièrement confiance au contenu de son livre.

La majeure partie de son livre traite de la cosmologie "standard". Ses théories inspirées de Hoyle ne sont exposées qu'à la fin et ne parlent pas que de ses théories mais aussi de celles dérivées de modifications à la relativité générale comme la théorie de Brans-Dicke par exemple. C'est un très bon livre, ce serait une erreur de le rejeter sans l'avoir lu en partant seulement du nom de l'auteur.

[JPL]

Le Collège de France ne donne pas une chaire à un scientifique à qui on ne pourrait pas faire confiance.
Si?

Je me souviens qu’à l’époque cela avait quelque peu fait tousser dans les milieux français de la cosmologie. Mais tu remarqueras que je suis resté très soft dans ma question précédente. De même que Fred Hoyle fut un remarquable astrophysicien à qui la science doit beaucoup malgré sa théorie hétérodoxe (avec le recul on peut dire totalement fausse) en cosmologie.

[ThM55]

Tu fais bien de préciser "avec le recul" car quand on apprend l'histoire de la cosmologie du XXème siècle on peut être étonné par la quantité de revirements complets qu'elle a subis. Cela n'a rien d'étonnant, nous ne voyons l'univers que de notre petit point dans l'espace et le temps et nous ne pouvons l'interpréter que dans le cadre de théories que nous savons incomplètes. En particulier il fut un temps où les idées de Hoyle était au moins aussi largement acceptées que celles du "big bang", qui était un terme dénigrant inventé par Hoyle pour se moquer de Lemaître. Celui-ci, étant prêtre, devait forcément pour certains avoir des motivations religieuses dans ses recherches, ce qui était totalement faux; c'était avant tout un mathématicien qui s'est passionné très jeune pour la relativité générale et a immédiatement réalisé que le modèle statique d'Einstein était instable, avant d'examiner la question de manière rigoureuse (indépendamment de Friedmann, qui avait fait à peu près le même parcours, mais s'était heurté au refus obtus d'Einstein). Après la seconde guerre mondiale, il s'est surtout consacré à l'informatique naissante, et à l'analyse numérique.

Je trouve que le livre de Peebles (j'ai oublié de dire qu'il est traduit en français chez Dunod) raconte bien cette histoire et montre comment tout cela n'a rien d'une science directement déduite avec certitude des observations, mais au contraire sujette à de nombreuses interprétations divergentes et en évolution.

Si certains milieux ont tiqué à la nomination de Narlikar, je trouve cela un peu stupide, c'est justement ce à quoi je faisais allusion en parlant de dogmatisme. Narlikar était un excellent pédagogue, il enseignait la cosmologie standard à toute une génération en Inde (dont par exemple Padmanhaban décédé aussi récemment), tout en développant ses propres idées et je recommande son livre (que j'ai lu!) sans réserve.

Un article dans Nature: https://www.nature.com/articles/d44151-025-00092-4 .

[stefjm]

Vous reprendrez bien une petite dose de dogmatisme?
Qui a écrit à propos de Jean-Claude Pecker ?

"Il me semble que Jean-Claude Pecker a eu officié au Collège de France. Ce qui s'y est fait dans le domaine de la cosmologie ne peut qu'en avoir souffert."

[Gilgamesh]

Vous reprendrez bien une petite dose de dogmatisme?
Qui a écrit à propos de Jean-Claude Pecker ?

"Il me semble que Jean-Claude Pecker a eu officié au Collège de France. Ce qui s'y est fait dans le domaine de la cosmologie ne peut qu'en avoir souffert."

C'est le mouvement vertueux des sciences d'élaguer au fur et à mesure les théories et hypothèses qui ne tiennent pas la route, et c'est exactement l'inverse d'une démarche dogmatique. Ce serait un raisonnement fallacieux de considérer que dès lors qu'une idée scientifique fait l'unanimité (pour ou contre elle), la communauté scientifique serait dogmatique.

Pecker et Narlikar se sont agrippés à des théories comme l'univers stationnaire et l'univers plasma, au point de signer une lettre pour les défendre contre la théorie du Big Bang en 2004. Ils ont usé de leur liberté académique, ce qui n'est pas un crime ; il n'y a pas lieu de les prendre à partie moralement sur la question. Mais cela implique, de façon tout à fait symétrique, la liberté de les critiquer et de considérer qu'ils n'ont pas aidé au progrès des sciences sur ce plan-là.

[ThM55]

C'est le mouvement vertueux des sciences d'élaguer au fur et à mesure les théories et hypothèses qui ne tiennent pas la route, et c'est exactement l'inverse d'une démarche dogmatique. Ce serait un raisonnement fallacieux de considérer que dès lors qu'une idée scientifique fait l'unanimité (pour ou contre elle), la communauté scientifique serait dogmatique.

Pecker et Narlikar se sont agrippés à des théories comme l'univers stationnaire et l'univers plasma, au point de signer une lettre pour les défendre contre la théorie du Big Bang en 2004. Ils ont usé de leur liberté académique, ce qui n'est pas un crime ; il n'y a pas lieu de les prendre à partie moralement sur la question. Mais cela implique, de façon tout à fait symétrique, la liberté de les critiquer et de considérer qu'ils n'ont pas aidé au progrès des sciences sur ce plan-là.

Bien sûr, ils avaient certainement tort en ce qui concerne l'état stationnaire. Et il est aussi probable que certaines choses considérées comme acquises actuellement pourront être remises en question. Mais ce n'était pas vraiment le sujet au départ. La question était de savoir s'il fallait recommander le livre de Narlikar comme introduction à la cosmologie malgré ses idées hétérodoxes, et je maintiens fermement mon opinion à ce sujet. Il a su les reléguer en fin de traité en exposant la théorie standard avec beaucoup de talent.

[Gilgamesh]

La question était de savoir s'il fallait recommander le livre de Narlikar comme introduction à la cosmologie malgré ses idées hétérodoxes, et je maintiens fermement mon opinion à ce sujet. Il a su les reléguer en fin de traité en exposant la théorie standard avec beaucoup de talent.

Je te fais entièrement confiance sur la question.