Thermodynamique & Physique Statistique

Ouvrages de taupe

• Jean-Pierre Faroux et Jacques Renault, Thermodynamique - 1ère & 2ème années, Dunod (1997), ISBN 2-10-003099-X (ancien programme).


• Hubert Lumbroso, Thermodynamique - Problèmes résolus, McGraw-Hill (1984), ISBN 2-7042-1104-3 (ancien programme).

Ouvrages de référence (I)

Thermodynamique & physique statistique

• Roger Balian, Le paradoxe de l'irréversibilité, Pour La science 397 (Novembre 2010), 56-62.
  Chercheur au Service de Physique Théorique du CEA (Saclay), membre de l'Académie des Sciences, Roger Balian a enseigné la physique statistique a l'Ecole Polytechnique pendant plusieurs décennies (cf. infra).


• Peter W. Atkins, Chaleur & Désordre - Le deuxième Principe de la thermodynamique, Collection "L'univers des sciences", Belin/Pour La Science (1987) 216 pp.
  Ouvrage de vulgarisation de la thermodynamique des points de vue macroscopique et microscopique, écrit par le célèbre professeur de Chimie-Physique de l'Université d'Oxford. Niveau Licence.
  


• Bernard Jancovici, Thermodynamique & Physique Statistique, Ediscience (1969) 186 pp. Réédité (sans les exercices) par Nathan Université dans sa collection "128 sciences" (1996) 128 pp.
  Bernard Jancovici fut professeur de Physique Théorique de l'Université de Paris Sud-Orsay. Il a longtemps enseigné la Physique Statistique à l'ENS Ulm (Magistère & M2 de Physique Théorique). Ce petit ouvrage est un cours d'introduction à la thermodynamique via la physique statistique élémentaire. Niveau Licence.
  


• Georges Bruhat, Cours de Physique Générale - Thermodynamique, Masson (6ème édition-1968) 912 pp.
  Georges Bruhat a été le Directeur du Laboratoire de Physique de l'Ecole Normale Supérieure de la rue d'Ulm. Ce cours de référence, devenu un "classique", est accessible à partir du niveau Licence. Cette 6ème édition a été revue et augmentée par Alfred Kastler, prix Nobel de physique 1966 pour ses travaux en physique atomique, notamment sur le pompage optique, utile au développement des lasers.
  


• Yves Rocard, Thermodynamique, Masson (2ème édition-1967) 540 pp.
  Père de l'ancien premier ministre Michel Rocard, l'auteur pris, après la seconde guerre mondiale, la suite de Georges Bruhat comme directeur du Laboratoire de Physique de l'Ecole Normale Supérieure de la rue d'Ulm.
  


• Frederic Reif, Physique Statistique, Cours de Physique de Berkeley (vol. 5), Armand Colin (1972) 398 pp. réédité par Dunod .
  Ce volume 5 du célèbre "Cours de Physique de Berkeley" des années 60 est un "Must" absolu. Sans doute la meilleure introduction à la physique statistique accessible à un étudiant du niveau Licence. Indispensable dans toute bibliothèque de physique digne de ce nom.
  


• Percy W. Bridgman, The Nature of Thermodynamics, Harvard University Press (1941) 230 pp.
  Réflexions sur le sens des 2 principes de la thermodynamique. L'auteur, Brigman, a reçu le prix Nobel de physique 1946 pour ses travaux sur les fortes pressions. Ce livre contient quelques équations, accessible au niveau du niveau L.
  


• Mark W. Zemansky et Richard H. Dittman, Heat & Thermodynamics, McGraw-Hill (6ème édition-1981) 544 pp. ISBN : 0-07-066647-4
  La première moitié de ce volume est un cours de thermodynamique purement macroscopique selon une approche expérimentale : le point de départ est le concept de température usuelle. Ce livre constitue une mine d'applications. Cette première partie de l'ouvrage est accessible au niveau du niveau Licence. (La seconde moitié du livre est consacrée à l'approche de la thermodynamique via la physique statistique. Cette partie est plutôt du niveau Master.)
  


• Herbert G. Callen, Thermodynamics & an introduction to Thermostatistics, John Wiley & Sons (2ème édition-1985) 494 pp. ISBN : 0-471-86256-8
  Ce livre est le compagnon idéal de l'ouvrage précédent. En effet, la première partie (2/3) de ce volume est un cours de thermodynamique purement macroscopique selon une approche axiomatique : les postulats sont énoncés dès le premier chapitre, le concept de température en est déduit au chapitre suivant. Cette première partie de l'ouvrage est accessible au niveau du niveau Licence, quoique certains développements formels soient d'un niveau plus élevé. (La seconde partie (1/3) du livre est consacrée à l'approche de la thermodynamique via la physique statistique. Cette partie est plutôt du niveau du Master.)
  


• A.B. Pippard ; Elements of Classical Thermodynamics - For Advanced Students of Physics, Cambridge University Press (1957) 173 pp. (réédition : avril 2004) ISBN 0521091012
  Niveau Master.
  

Ouvrages de référence (II)

Thermodynamique & physique statistique

• Lawrence Sklar ; Physics ans Chance: Philosophical Issues in the Foundations of Statistical Mechanics, Cambridge University Press (1993), ISBN 0-521-55881-6.
  Présentation de l'éditeur et Google Books.


• Gérard Emch & Chuang Liu ; The Logic of Thermo-statistical Physics, Springer (2002), ISBN 3-540-41379-0. Présentation de l'éditeur et Google Books.


• Roger Balian ; Du Microscopique au Macroscopique - Cours de Physique Statistique de l'Ecole Polytechnique (2 tomes), Ellipses (1982) 640 pp. ISBN : 2-7298-9000-9 et 2-7298-9001-7
  Un beau cours de physique statistique, qui s'appuie sur la connaissance préalable de la Mécanique Quantique. Roger Balian, chercheur au Service de Physique Théorique du CEA (Saclay), est membre de l'Académie des Sciences. Niveau Master.
  


• Roger Balian ; L'entropie, un concept protéïforme, Séminaire Poincaré IV (Décembre 2003), 13-27, pdf


• Lev Landau & Evgueni Lifchitz ; Physique Statistique, Mir (3e édition-1984)
  Ouvrage classique de physique statistique. Landau a reçu le prix Nobel de physique 1962 « pour ses théories pionnières à propos de l'état condensé de la matière, particulièrement l'hélium liquide » . Niveau Master.
  


• Arnold Sommerfeld ; Thermodynamics & Statistical Physics, Lectures on Theoretical Physics (Vol. V), Academic Press (1956).
  Arnold Sommerfeld était professeur de Physique Théorique à l'université de Munich. Niveau plutôt Master.
  


• Gregory H. Wannier ; Statistical Physics, John Wiley & Sons (1966), réédité par Dover (1987), ISBN 978-0-486-65401-0.
  Ouvrage classique de physique statistique. Niveau Master.
  


• Frederic Reif ; Fundamentals of Statistical & Thermal Physics, McGraw-Hill (1965) 651 pp., ISBN 0-07-051800-9
  Ouvrage classique de physique statistique. Niveau Master.
  


• Linda E. Reichl ; A Modern Course in Statistical Physics, John Wiley & Sons (2ème édition-1998) 848 pp., ISBN 0-471-59520-9
  Un ouvrage moderne déja classique. Linda Reichl est professeur de physique statistique à l'Université d'Austin, Texas. Niveau Master.
  


• Donald Allan McQuarrie ; Statistical Mechanics, University Science Books (2000), ISBN 978-1891389153.
  Ouvrage classique de physique statistique. Niveau Master.
  


• James P. Sethna ; Statistical Mechanics - Entropy, Order Parameters and Complexity, Oxford University Press (2006), ISBN 978-0-19-856677-9 . Présentation de l'éditeur et pdf.


• Kerson Huang ; Statistical Mechanics, John Wiley & Sons (2ème édition-1987), 512 pp., ISBN 0-471-81518-7
  Ouvrage classique de physique statistique. Niveau Master.
  


• Ryogo Kubo ; Thermodynamics, John Wiley & Sons (1960)
  Ouvrage classique de thermodynamique. Niveau Master.
  


• Ryogo Kubo ; Statistical Mechanics, John Wiley & Sons (1965) réédité par North-Holland, 426 pp., ISBN 0-444-87103-9
  Ouvrage classique de physique statistique. Niveau Master.
  


• Patrizia Castiglione, Massimo Falcioni, Annick Lesne & Angelo Vulpiani ; Physique statistique - Chaos et approches multiéchelles, Belin (2008), ISBN 978-2-7011-4606-5.
  Présentation de l'éditeur.


• A.I. Khinchin ; Mathematical Foundations of Statistical Mechanics, Dover (1949), 180 pp., ISBN 0-486-60147-1
  Ouvrage classique sur les fondements de la physique statistique, notamment l'hypothèse ergodique. Niveau Master.

Ouvrages de référence

Physique de la matière condensée

• André Guinier ; La structure de la matière - Du ciel bleu à la matière plastique, Hachette/CNRS (1980), ISBN 2-222-02752-7.


• André Guinier & Rémi Julien ; La matière à l’état solide - Des supraconducteurs aux superalliages, Hachette/CNRS (1987), ISBN 2-222-04029-9.


• Charles Kittel ; Physique de l’état solide, Dunod (5e édition-1983), ISBN 2-04-010611-1. Présentation de l'éditeur


• Neil William Ashcroft & N. David Mermin ; Physique des solides, EDP Sciences (2002), ISBN 2-86883-577-5. Présentation de l'éditeur


• Michel Héritier ; Physique de la matière condensée, EDP Sciences (2013), ISBN 978-2-7598-0810-6. Présentation de l'éditeur.


• Max Born & Kun Huang ; Dynamical Theory of Crystal Lattices, Oxford University Press (1954), réédité dans la collection "Oxford Classic Texts in the Physical Sciences" (1998), ISBN 978-0-19-850369-9. Présentation de l'éditeur.


• Rudolf Peierls ; Quantum theory of solids, Oxford University Press (2001), ISBN 978-0-19-850781-9. Présentation de l'éditeur et Google Books.


• Yves Quéré ; Physique des matériaux, Ellipses (1988) , ISBN 2 7298 8858 6.
  Cours de l'Ecole Polytechnique.


• Lillian Hoddeson, Ernest Braun, Jürgen Teichmann& Spencer Weart (éditeurs) ; Out of the Crystal Maze - Chapters from the History of Solid-State Physics, Oxford University Press (1992), ISBN 978-0-19-505329-6. Présentation de l'éditeur et Google Books.


• Nevill Mott et al. ; Early solid state physics, Proceedings of the Royal Society of London A371 (1980), 3-177. En ligne


• Jean-Pierre Hansen & I.R. McDonald ; Theory of Simple Liquids (with Applications to Soft Matter), Academic Press (4e édition-2013), ISBN 978-0-1238-7032-2. Présentation de l'éditeur et Google Books.


• ; , Présentation de l'éditeur et Google Books.

Ouvrages de référence

Physique mathématique

• David Ruelle ; Statistical Mechanics: Rigourous Results, W. A. Benjamin (1969), réédité par World Scientific Publishing (1999), ISBN 978-981-02-3862-9. Présentation de l'éditeur


• Rodney Baxter ; Exactly solved models in statistical mechanics, Academic Press (1982), ISBN 978-0-12-083180-7. pdf


• Barry M McCoy ; Advanced Statistical Mechanics, Oxford University Press (2009), ISBN 978-0-19-955663-2. Présentation de l'éditeur

Ouvrages de référence

Simulations numériques

• Werner Krauth ; Statistical Mechanics: Algorithms and Computations, Oxford University Press (2006), ISBN 978-0-19-851536-4.
  Présentation de l'éditeur et site de l'auteur


• Harvey Gould & Jan Tobochnik ; Statistical and Thermal Physics: With Computer Applications, Princeton University Press (2010), ISBN 978-0-6911-3744-5
  Présentation de l'éditeur et site des auteurs


• Kurt Binder & Dieter W. Heermann ; Monte-Carlo Simulations in Statistical Physics, Springer (5e édition-2010), ISBN 978-3-642-03162-5
  Présentation de l'éditeur


• David P. Landau & Kurt Binder ; A Guide to Monte Carlo Simulations in Statistical Physics, Cambridge University Press (3e édition-2009), ISBN 978-0-521-76848-1
  Présentation de l'éditeur

Aspects historiques

Généralités

• Olivier Darrigol ; La naissance du concept d'entropie , Séminaire Poincaré IV (Décembre 2003), 1-12, pdf


• Robert Locqueneux ; Préhistoire & Histoire de la thermodynamqiue classique (Une histoire de la chaleur), Cahiers d'Histoire & de Philosophie des Sciences n°45, société Française d'Histoire des Sciences & des Techniques (Décembre 1996) 333 pp., ISSN 0221-3664
  Essai sur les théories de la chaleur aux XVIII^e et XIX^e siècles. Niveau premier cycle universitaire.
  


• Jean Dhombres & Jean-Bernard Robert ; Fourier, créateur de la physique mathématique, Collection "Un savant, une époque", Belin (1998), 768pp., ISBN 2-7011-1213-3.
  Une biographie scientifique de l'auteur de la Théorie analytique de la chaleur publiée en 1822. Certains passages techniques du chapitre VIII sont du niveau premier cycle universitaire.
  


• Jean-Pierre Maury ; Carnot & la machine à vapeur, Collection Philosophies, Presses Universitaires de France (1986) 128 pp., ISBN : 2-13-039880-4>
  Histoire du développement des machines à vapeur depuis leur naissance au XVII^e siècle jusqu'aux travaux théoriques de Carnot ("Réflexions sur la puissance motrice du feu" - 1824) qui posent les fondements de la thermodynamque. Niveau premier cycle universitaire.
  


• Anouk Barberousse ; La Mécanique Statistique - De Clausius à Gibbs, Collection Histoire des Sciences, Belin (2002) 240 pp., ISBN : 2-7011-3073-5
  Cette collection originale propose une histoire du développement de la théorie cinétique des gaz basée sur des extraits des grands textes fondateurs (traduits en français) mis en perspective contemporaine par une historienne des sciences (C.N.R.S.). Accessible dès le niveau premier cycle universitaire.
  


• Stephen G. Brush ; The Kind of Motion we call Heat - A History of the Kinetic Theories of Gases in the 19th Century (2 vols.), North-Holland (1976). Tome 1 : Physics and the Atomists, ISBN : 0-444-87008-3, 300 pages. Tome 2 : Statistical Physics and Irreversible Processes, ISBN : 0-444-87009-1, 470 pages
  Histoire érudite du développement de la théorie cinétique des gaz, par un professeur de Mécanique des Fluides de l'Université du Maryland (U.S.A.). Après une courte introduction générale (partie A), le premier volume adopte ensuite une approche classée par auteur (partie B). Le second volume (partie C) discute plus spécifiquement certains problèmes, et se termine par une bibliographie (partie D) qui renvoie à la littérature originale. Accessible dès le niveau premier cycle universitaire.
  


• Peter M. Harman ; Energy, Force & Matter - The Conceptual Developpments of 19th Century Physics, Cambridge University Press (1982) pp. ISBN :
  Histoire du développement de la physique au XIX^e siècle par un professeur d'Histoire des Sciences de l'Université de Lancaster (U.K.). Accessible dès le niveau premier cycle universitaire.
  


• Peter M. Harman ; The Natural Philosophy of James-Clerk Maxwell, Cambridge University Press (1998) 232 pp. ISBN : 0-521-00585-X
  La philosophie naturelle du génial professeur Maxwell, fondateur de la théorie de l'électrodynamique et auteur d'importantes contributions en théorie cinétique des gaz, par un professeur d'Histoire des Sciences de l'Université de Lancaster (U.K.) responsable de l'édition des oeuvres scientifiques du Maître. Accessible dès le niveau premier cycle universitaire.
  


• Carlo Cercignani ; Ludwig Boltzmann - The man who Trusted Atoms, Oxford University Press (1998) 330 pp. ISBN : 0-19-850154-4
  Biographie scientifique du grand professeur Boltzmann, qui a porté la théorie cinétique des gaz à son acmée. Par un professeur de Physique Mathématique de l'Université de Milan (Italie), spécialiste de l'"équation de Boltzmann". Niveau plutôt Master.
  


• Paul & Tatiana Ehrenfest ; The Conceptual Foundations of the Statistical Approach in Mechanics, Dover, Inc. (1990) 114 pp. ISBN : 0-486-66250-0
  Réédition d'un article classique paru initialement en 1912 (en allemand). Niveau Master.
  


• Ingo Müller ; A History of Thermodynamics: The Doctrine of Energy and Entropy, Springer-Verlag (2007), ISBN 3540462260
  Niveau license.

Aspects historiques

Sur le corps noir & la théorie des quanta

• Banesh Hoffmann & Michel Paty ; L'étrange histoire des quanta, Points-Sciences, Le Seuil (1967).
  Dans ce petit livre écrit en 1947, Banesh Hoffmann, ancien collaborateur d'Einstein à l'Institute for Advanced Studies de Princeton, retrace simplement l'histoire du développement de la théorie quantique. Cet exposé est complété par une mise à jour de Michel Paty sur les développements postérieurs à 1950. Vulgarisation.
  


• Emilio Segré ; Les physiciens modernes et leurs découvertes - Des rayons X aux quarks, Fayard (1984).
  Une histoire du développement de la physique à partir de 1895, par un physicien nucléaire italien, prix Nobel 1959. Vulgarisation.
  


• Albert Einstein & Léopold Infeld ; L'évolution des idées en physique, Collection Champs, Flammarion (1990).
  Est-il besoin de rappeler qu'Einstein est celui qui a introduit le concept de grain de lumière, le photon, dans la théorie de l'effet photoélectrique, qui lui valu le prix Nobel de physique 1921 ? On lira le chapitre 4 sobrement intitulé Les quanta de ce petit livre de poche. Vulgarisation.
  


• Max Planck ; Initiation à la physique, Collection Champs, Flammarion (1989).
  Quelques réflexions sur la physique, par celui qui a introduit l'idée de quantum d'énergie en 1900 dans l'interprétation du rayonnement du corps noir, prix Nobel de physique 1918. On lira en particulier le chapitre 4 La genèse et l'évolution de la théorie des quanta. Vulgarisation.
  


• Abraham Pais ; Albert Einstein - Sa vie, son oeuvre., Interéditions (1993), réédité par Dunod (2005), ISBN 9782100493890.
  Ecrite par un professeur de l'Université de Rockfeller qui a connu Einstein dans les dernières années de sa vie, il s'agit d'une biographie scientifique qui fait aujourd'hui autorité depuis sa parution (Oxford University Press - 1982). Le niveau de certains passages techniques est celui d'un Master (au moins). On pourra lire ici les chapitres 18 et 19 de la partie VI intitulée : La théorie quantique.
  


• Max Born ; Structure atomique de la matière - Introduction à la physique quantique, Collection U, Armand-Colin (8ème édition-1971).
  Un livre de référence par un professeur de physique théorique de l'univeristé de Göttingen, prix Nobel de physique 1954 pour son interprétation statistique de la fonction d'onde y de Schrödinger. Ce livre vaut pour certains détails historiques de première main. Niveau plutôt Master.
  


• Bernard Cagnac & Jean-Claude Pebay-Peyroula ; Physique atomique (2 vol.), Dunod (1975).
  Un ouvrage de référence consacré aux lois fondamentales de la physique quantique qui règnent à l'échellle de l'atome. Il met en lumière leur signification concrète et développe esentiellement leurs aspects pratiques et leurs conséquances expérimentales. Le premier volume présente les expériences de base de la physique atomique ayant conduits à la physique quantique. Accessible dès le premier cycle universitaire. (Le second tome est consacré aux applications de la physique quantique. Niveau Master.)
  


• Edouard Chpolski ; Physique atomique (2 vol.), Editions Mir (1977).
  Un exposé des principes de la physique atomique, qui fournit de nombreux détails historiques. Niveau plutôt Master.
  


• José Leites-Lopez & Bruno Escoubès (ed) ; Sources et évolution de la physique quantique - Textes fondateurs, Masson (1995), réédité par EDP Sciences (), ISBN .
  Recueil de quelques textes fondateurs de la physique quantique traduits en français (le choix de certains textes est parfois discutable). Niveau plutôt Master. On y trouve notamment :
  
  
  • Max Planck ; La quantification de l'interaction rayonnement-matière, Annalen der Physik 4 (1901), 553-563. Cet article contient la première publication de la loi de Planck ;
  • Albert Einstein ; Un point de vue heuristique concernant la production et la transformation de la lumière, Annalen der Physik XVII (1905), 132-148. Cet article contient l'introduction du concept de "grain de lumière" (le nom "photon" sera introduit ultérieurement).
  
  


• Thomas S. Kuhn ; Black-Body Theory and the Quantum Discontinuity, 1894-1912, University of Chicago Press (1987). ISBN 0-226-45800-8.
  Thomas Kuhn (1922-1996) était un célèbre historien des sciences américain. Niveau plutôt Master.

Aspects historiques

Sur la cosmologie & le rayonnement fossile

• Joseph Silk ; Le Big Bang, Odile Jacob (1997), ISBN 2-7381-0394-4
  Vulgarisation
  


• Joseph Silk ; Une brève histoire de l'Univers, Odile Jacob (2003), ISBN 2-7381-1173-4
  Vulgarisation
  


• Joseph Silk ; L' Univers et l’Infini, Odile Jacob (2005), ISBN 2-7381-1635
  Vulgarisation
  


• Steven Weinberg ; Les trois premières minutes de l'Univers, Points-Sciences, Le Seuil (1978).
  Au format poche, une histoire de la genèse de l'Univers ( Big-Bang ), par un physicien théoricien de l'Université d'Austin (Texas), prix Nobel de physique en 1979 pour la théorie du Modèle Standard en physique des particules (avec Sheldon Glashow et Abdus Salam). Vulgarisation.
  


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


• Jean-Pierre Luminet ; L'Invention du Big Bang, Le Seuil/Points Sciences (2004), ISBN 2020611481
  


• Jean-Pierre Luminet ; Essais de Cosmologie, Le Seuil/coll. Sources du Savoir (1997), ISBN 2.02.023284.7
  


• Steven Weinberg ; Gravitation & Cosmolgy, John Wiley & Sons (1972), ISBN 0471925675.
  Un très bel ouvrage de référence sur la théorie de la relativité générale et ses applications à la cosmologie. Niveau Master.
  


• PJE Peebles ; Principles of physical cosmology, Princeton Series in Physics, Princeton University Press (1993), ISBN 0691019339.
  Une synthèse de la cosmologie. Niveau Master.