Relativités restreinte & générale

Le lecteur curieux de découvrir l'oeuvre d'Einstein trouvera ci-dessous quelques "morceaux choisis" parmi la multitude de livres consacrés à la théorie de la "relativité restreinte" (1905) et à la théorie de la "relativité générale" (1915) ...

Les incontournables, pour une première approche de la relativité

• Banesh Hoffman ; Histoire d'une grande idée : la relativité, Éditions Pour La Science (1985), diffusion Belin.
  Un exposé remarquable pour sa clarté et sa simplicité de la relativité, par un ancien collaborateur d'Einstein à l'Institute for Advanced Studies de Princeton.


• Albert Einstein ; La relativité, Payot (1959).
  Au format poche, un exposé élémentaire des principes de la théorie de la relativité restreinte et générale, par son auteur. Indémodable. Vulgarisation. (Les oeuvres complètes d'Einstein sont aujourd'hui disponibles chez Princeton University Press. Une selection de textes est traduite en français, disponible sous le titre "Oeuvres choisies" aux éditions du Seuil/CNRS (collection "Sources du savoir", 5 volumes).


• Thibault Damour ; Si Einstein m'était conté, Le Cherche Midi (2005), ISBN 978-2-74910-390-7.
  Physicien théoricien, Thibault Damour est professeur permanent à l'Institut des Hautes Études Scientifiques (IHES). Spécialiste de notoriété mondiale, il a longtemps enseigné la relativité générale au M2 de physique théorique de Paris.


• Thibault Damour & Stanley Deser ; Relativité, Encyclopeadia Universalis 19 (1995) 739-748.
  Un exposé non technique d'une grande clarté par deux spécialistes de la question.


• Jean-Pierre Provost & Marie-Antoinette Tonnelat ; Espace-temps, Encyclopeadia Universalis 8 (1995) 743-745.
  L'essentiel de la relativité en quatres pages.


• E.F. Taylor & John A. Wheeler ; À la découverte de l'espace-temps, Dunod (1970).
  Cet ouvrage original est une introduction élémentaire, quoique rigoureuse, à la théorie de la relativité restreinte ; Wheeler est un expert incontesté du domaine. Le public visé est l'étudiant de L1-L2 débutant en physique ; en particulier, la connaissance de l'électromagnétisme n'est pas nécessaire. C'est le complément idéal pour prolonger la lecture du livre de Banesh Hoffman. De nombreux exercices, dont une bonne part résolue. Malheureusement plus édité en français. La première édition US (1965) est disponible sur le site de Taylor.


• Jean-Marc Levy-Leblond ; Les relativités, Cahiers de Fontenay n° 8, ENS de Fontenay-aux-Roses (1977). Notes de cours. Niveau L2
  


• James H. Smith ; Introduction à la relativité, Masson (3ème édition - 1997).
  Un livre en français qui expose les bases de la théorie de façon limpide. Avec exercices corrigés. Niveau L2.


• Clifford M. Will ; Les enfants d'Einstein - La relativité générale à l'épreuve de l'observation, InterEditions (Paris-1988).
  Quelques une des résultats expérimentaux - parfois récents - qui confirment tous la théorie d'Einstein. Vulgarisation.


• Kip S. Thorne ; Trous noirs & distorsions du temps - L'héritage sulfureux d'Einstein, Nouvelle Bibliothèque Scientifique, Flammarion (1997).
  Un livre essentiellement consacré aux trous noirs, par un spécialiste du genre, professeur de Physique Théorique au Californian Institute of Technology (CalTech). Le dernier chapitre présente les recherches les plus récentes (et spéculatives) de l'auteur sur les voyages dans la temps.


• Bernard Schutz ; Gravity from the ground up - An Introductory Guide to Gravity and General Relativity , Cambridge University Press (2003), ISBN 978-0-521-45506-5.
  Un magnifique livre, qui brosse un vaste panorama sur différents aspects de la gravitation, et ce pratiquement sans équations. Site de l'auteur.

Aspects biographiques & historiques

• Banesh Hoffman ; Albert Einstein, créateur et rebelle, Collection Points-Sciences, Le Seuil (1975).
  Une excellente biographie au format poche, par un ancien collaborateur d'Einstein à l'Institute for Advanced Studies de Princeton.


• Abraham Pais ; Albert Einstein - Sa vie, son oeuvre., Interéditions (1993).
  La biographie scientifique qui fait aujourd'hui autorité depuis sa parution en 1982, par un professeur de l'Université de Rockfeller qui a connu Einstein dans les dernières années de sa vie. Contenu extrèmenent riche. Le niveau de certains passages techniques  est celui d'un second cycle universitaire.


• Philippe Frank ; Einstein - Sa vie et son temps, Collection Les savants & le monde , Albin Michel (Paris-1950). Réédition en poche dans la collection Champs  par Flammarion (199?).
  Une biographie autorisée de première main par celui qui fut le successeur d'Einstein à la chaire de physique théorique de l'Université de Prague, nommé sur sa recommandation. Très documentée, elle décrit admirablement le contexte historique (scientifique et politique) de la genèse des travaux d'Einstein. Accessible à tous.


• Albrecht Folsing ; Albert Einstein: A Biography, Penguin Books (1998), ISBN 978-0140237191.
  Dernière biographie de référence publiée en allemand en 1993, et pas encore traduite en français. Albrecht Folsing est journaliste scientifique, physicien de formation.


• Marie-Antoinette Tonnelat ; Histoire du principe de relativité, Nouvelle Bibliothèque Scientifique, Flammarion (1971).
  Une histoire monumentale, depuis l'Antiquité jusqu'aux théories d'Einstein. Comporte une imposante bibliographie. Certains passages techniques consacrés à la théorie de la relativité générale sont de niveau deuxième cycle universitaire minimum.


• Albert Einstein & Leopold Infeld ; L'évolution des idées en physique, Collection Champs - Flammarion (1993).
  Au format poche, une histoire de la physique, de la Mécanique de Newton jusqu'aux théories modernes  (relativité, quanta) par des guides très sûrs. Vulgarisation.

Pour aller un peu plus loin

• Max Born ; Einstein's theory of relativity, Dover Publications, Inc. (1962). Réédition d'un livre paru en 1924, par un théoricien allemand, prix Nobel 1954 pour son interprétation statistique de la fonction d'onde en théorie quantique (1926). Cet ouvrage est remarquable pour sa clarté ; la place occupée par l'aspect mathématique y est extrèmement réduite. Niveau L2.
  


• John A. Wheeler ; A journey into gravity & space-time, Freeman & Co. (1999). La relativité générale vulgarisée par un expert mondial.
  


• Edwin F. Taylor & John A. Wheeler ; Exploring black holes : introduction to general relativity, Benjammin/Cummings (2000). Pour un lecteur qui connait les principes de la relativité restreinte, Wheeler et Taylor introduisent les idées de la relativité générale à partir du concept de trou noir, en utilisant le minimium de mathématiques possible : métriques, algèbre, calcul différentiel et intégral de base (pas de géométrie différentielle, ni de tenseurs). Accessible dès le niveau L2.
  


• Robert Geroch ; General relativity - From A to B, the University of Chicago Press (1978). Une introduction non mathématique à la relativité générale, issue d'un cours donné à des non-scientifiques, par un professeur de physique mathématique de l'Université de Chicago. Accessible dès le L2.
  


• Albert Einstein ; The meaning of relativity, Princeton Science Library, Princeton University Press (5ème édition-1956). Ce livre est constitué d'une série de quatres petits cours Stafford  donnés par Einstein à l'Université de Princeton en 1921. Accessible dès la fin du L2.
  


• Arthur S. Eddington ; Space, time & gravitation - An outline of the general relativity theory, Cambridge Science Classics Series, Cambridge University Press (1987). Réédition d'un classique, paru originellement en 1920, par le grand astronome anglais qui vérifia pour la première fois l'une des prédictions théoriques de la relativité générale : la déviation de la lumière par un corps massif, observée en 1919 lors d'une éclipse totale du Soleil. (Il a existé autrefois une traduction française de cet ouvrage.)
  

Pour aller beaucoup plus loin : les classiques

• Nathalie Deruelle et Jean-Philippe Uzan ; Théories de la relativité, Collection Échelles, Belin (2014), ISBN 978-2-7011-5848-8. Présentation de l'éditeur.


• Eric Gourgoulhon ; Relativité restreinte - Des particules à l'astrophysique, Collection : Savoirs Actuels, EDP Sciences (2010), ISBN 978-2759800674. Présentation de l'éditeur.


• Antony Zee ; Einstein Gravity in a Nutshell, Princeton University Press (2013), ISBN 978-0-691-14558-7. Présentation de l'éditeur.


• James B. Hartle ; Gravity - An Introduction to Einstein's General Relativity, Addison-Wesley (2003), ISBN 978-0-8053-8662-9.
  A ce jour, sans doute la meilleure introduction à la théorie de la relativité générale. Site de l'auteur (avec errata).


• Steven Weinberg ; Gravitation & Cosmolgy, John Wiley & Sons (New York-1972).
  Un très bel ouvrage de référence. Niveau L3 minimum.


• Steven Weinberg ; Cosmolgy, Oxford University Press (2008), ISBN 978-0-19-85682-7.
  Companion du volume précédent, dont il met à jour la partie consacrée à la cosmologie à la lumière des découvertes récentes.


• C. W. Misner, Kip S. Thorne & John A. Wheeler ; Gravitation, Freeman & Co. (San Fransisco-1973).
  Volumineux ouvrage de référence (surnommé l'annuaire), qui développe les aspects géométriques modernes avec une grande clarté. Niveau L3.


• Robert M. Wald ; General relativity, The University of Chicago Press (1984).
  Un livre d'introduction dans un exposé résolument moderne, qui contient également des développements récents (théorèmes de singularités), incluants certains effets quantiques en gravitation (évaporation des trous noirs d'Hawking). La première partie de ce livre est accessible à partir d'un L3.


• Wolfgang Rindler ; Relativity : special, general and cosmological, Oxford University Press (3ème édition-2001).
  Une introduction brillante à tous les aspects de la relativité, par un professeur de l'Université de Dallas (Texas), spécialiste mondial du domaine. Accessible dès le L2.


• Wolfgang Rindler ; Essential relativity : special, general and cosmological, Texts and Monographs in Physics, Springer-Verlag (2ème édition révisée-1977).
  Édition antérieure du livre précédent.


• Clifford M. Will ; Theory & Experiment in gravitational physics, Cambridge University Press (1981).
  Ouvrage de référence sur les aspects expérimentaux. Niveau M1+. Si ce livre commence à dater un peu, il reste utile comme tremplin vers un article de revue que l'auteur maintient à jour : The Confrontation between General Relativity and Experiment, Living Reviews in Relativity 17 (2014), 4, en ligne.


• Eric Poisson et Clifford M. Will ; Gravity - Newtonian, Post-Newtonian, Relativistic, Cambridge University Press (2014), ISBN 978-1-1070-3286-6. Présentation de l'éditeur.


• Wolfgang Pauli ; Theory of relativity, Dover Publications, Inc. (1981).
  Ce livre est une mine d'informations. Il s'agit de la réédition anglaise d'un article de revue écrit en allemand en 1921 pour l'Encyklopädie der Mathematischen Wissenschaften par un jeune théoricien autrichien, alors agé de 21 ans, étudiant à Göttingen avec Max Born. Voilà ce qu'en dit Einstein (dans une lettre du 30/12/21 adressée à Born) : Pauli est un type épatant pour ses 21 ans ; il peut être fier de son article pour l'Encyclopédie. . (Pauli a reçu le prix Nobel en 1945 pour sa formulation du principe d'exclusion (1924) en théorie quantique.) Niveau plutôt L3-M1.


• Lev Landau & Evguéni Lifschitz ; Physique Théorique - Tome 2 : Théorie des champs, Mir (4ème édition-1989).
  Second tome du célèbre cours écrit par Landau, théoricien soviétique prix Nobel de physique 1962. Ce volume débute par une introduction à la théorie de la relativité restreinte, se poursuit par la théorie de Maxwell du champs électromagnétique, et expose dans la dernière partie la théorie de la relativité générale. Le niveau reste toujours élevé (L3+) : Landau n'ayant pas pour habitude de détailler les calculs intermédiaires, c'est souvent au lecteur de remplir les trous !


• Stephen W. Hawking & Georges F.R. Ellis ; The large scale structure of space-time, Cambridge Monograph on Mathematical Physics, Cambridge University Press (1973).
  Un ouvrage qui expose notamment les théorèmes de singularités démontrés dans les années 1960-70 par Hawking & son mentor Roger Penrose. Niveau M2.


• Yvonne Choquet-Bruhat ; Introduction to General Relativity, Black Holes, and Cosmology, Oxford University Press (2015), ISBN 978-0-19-966645-4. Présentation de l'éditeur


• George F.R. Ellis & Ruth M. Williams ; Flat & curved space-times, Oxford University Press (2ème édition-2000).
  Une introduction à la relativité. Accessible dès le L2.


• Alan P. Lightman, William H. Press, Richard H. Price et Saul A. Teukolsky ; Problem Book in Relativity and Gravitation, Princeton University Press (1975), ISBN 978-0691081625. en ligne.


• Ignazio Ciufolini & John A. Wheeler ; Gravitation & Inertia, Princeton Series in Physics, Princeton University Press (1995).
  Un ouvrage consacré à la théorie de la relativité générale, qui débute par un exposé d'introduction classique, et qui se poursuit par l'exploration des développements théoriques plus récents, en prenant en compte les derniers résultats expérimentaux. Niveau M2 minimum.


• Subrahmanyan Chandrasekhar ; The mathematical theory of black holes, Oxford University Press (1983).
  La théorie mathématique des trous noirs, par le grand astrophysicien théoricien d'originne indienne. Niveau M2.


• Yvonne Choquet-Bruhat ; General Relativity and the Einstein Equations, Oxford Mathematical Monographs, Oxford University Press (2008), ISBN 978-0-19-923072-3 Présentation de l'éditeur


• Marc Lachièze-Ray ; Initiation à la cosmologie, Masson (2ème édition-1996).
  Par un spécialiste français du sujet, c'est une introduction très claire et élémentaire au sujet, accessible à partir d'un niveau fin de L2.


• P.J.E. Peebles ; Principles of physical cosmology, Princeton Series in Physics, Princeton University Press (1993).
  Une synthèse récente de la cosmologie. Niveau L3 minimum.


• Hermann Weyl ; Space, time, matter, Dover Publications, Inc. (4ème édition-1952).
  Un classique de la physique théorique, écrit par un grand mathématicien. Niveau L3. (Il a existé autrefois une traduction française de cet ouvrage.)

Et pour quelques dollars de plus ...

• Alain Aspect et al. ; Einstein aujourd’hui, EDP Sciences (2005), ISBN 2-86883-768-9.
  Présentation de l'éditeur


• Olivier Darrigol et al. ; Einstein 1905-2005, Séminaire Poincaré (2005), en ligne
  


• Jean Eisenstaedt ; Einstein et la relativité générale - Les chemins de l'espace-temps, CNRS éditions (2002), ISBN 2-271-05880-5.
  Présentation de l'éditeur. Voir également sa conférence : Einstein, la relativité générale et l'expérience (2003).


• Peter L. Galison, Gerald Holton & Silvan S. Schweber (éditeurs) ; Einstein for the 21st Century: His Legacy in Science, Art, and Modern Culture, Princeton University Press (2008), ISBN 978-0-691-13520-5.
  Présentation de l'éditeur


• Hubert Lumbroso ; Relativité - Problèmes résolus, Édisciences (2ème édition-1996).
  Ancien ouvrage classique de taupe : un résumé de cours, avec un très grand nombre de problèmes corrigés.


• Julian Schwinger ; L'héritage d'Einstein - Les prolongements de la relativité, Collection L'univers des sciences, Bibliothèque Pour La Science (1988).
  Une présentation relativement simple de la théorie d'Einstein par un théoricien américain, prix Nobel de physique 1965 (avec Feynman et Tomonaga) pour la théorie de l'électrodynamique quantique. Vulgarisation  de niveau L1 (il y a quelques équations simples).


• Daniel Weiskopf ; Visualizing Relativity, web.
  


• David Bohm ; The special theory of relativity, Benjamin (1965), réédité par Routeledge (Londres-1996).
  Cours professé au Birbeck College de l'Université de Londres par David Bohm (1917-1992), théoricien de la physique quantique. Le formalisme mathématique est réduit au strict nécessaire permettant de discuter les idées physiques sous-jacentes. Niveau premier cycle universitaire.