Sciences de la Terre et de l'Univers

  • Au terme d'un siècle de recherches passionnantes, le cosmos s'est révélé bien plus proche de nous qu'on ne l'imaginait : d'infini et d'éternel, il en est venu, comme tout un chacun, à avoir une naissance, le Big Bang, et une évolution, qui a conduit à notre existence après quelques milliards d'années. Et s'il s'est peuplé de créatures aussi étranges que les trous noirs ou les ondes gravitationnelles, des milliers d'exoplanètes très semblables à notre Terre laissent entrevoir la possibilité d'une vie ailleurs.

    À la précision scientifique de l'astrophysicienne s'adjoint ici la poésie des images pour conter la saga de l'origine de la lumière, de la matière et du vivant, cette fascinante « symphonie des étoiles » dont nous sommes issus. L'humanité découvre avec stupeur cet univers immense dont elle fait partie. Sa très courte existence sur la planète Terre s'inscrit au sein d'un espace-temps d'une ampleur colossale. Elle doit en prendre conscience pour devenir adulte et orienter sa propre destinée.

  • Dernier épisode des avancées de la physique moderne : la physique de l'infiniment grand a rejoint celle de l'infiniment petit, et la cosmologie s'est unie à la physique des particules. À l'origine de l'Univers et de la matière, il y a quelque 14 milliards d'années, il n'y avait en effet que de l'énergie. Reste à comprendre la nature de cette curieuse interaction entre énergie, espace, temps et matière.

    Pour résoudre l'énigme, on a d'abord pensé que l'espace-temps, courbé à grande échelle par la gravitation, pouvait à très petite échelle se courber plus violemment, jusqu'à former une « écume » de pure énergie aussi chaotique que poétique. Ont suivi d'autres théories - supercordes, boucles, géométrie non commutative, gravité entropique et trois autres décrites ici pour la première fois de façon accessible - dont émergent aujourd'hui les modèles de « gravité quantique » qui raviront les amateurs de scénarios décoiffants. Certaines voient le tissu de l'espace-temps fait de minuscules bouts d'espace et de temps élémentaires, d'autres le voient flou, d'autres encore voient dans le réel une illusion due au grand nombre de particules dont nous sommes constitués.

    À défaut de donner ici la clé de l'énigme, Jean-Pierre Luminet nous fait partager sa passion - sans équation - et dresse un surprenant panorama des théories actuelles sur l'origine de l'Univers.

  • Pionnier dans l'étude de la gravité quantique, Carlo Rovelli propose dans ce livre une vaste fresque des grandes avancées de la physique.

    Des atomes de Démocrite aux « atomes d'espace », de la chaleur des trous noirs aux hypothèses sur le rôle de l'information dans notre perception de la réalité, il nous guide, sans aucune équation, sur le fascinant chemin des grandes théories - physique quantique, relativité générale - qui ont changé notre vision du monde et nous ont dévoilé, par-delà le visible, une autre réalité.

    Atomes, quanta et espace-temps courbe mènent le lecteur vers l'étrange image du réel suggérée par la physique d'aujourd'hui : celle d'un monde sans espace ni temps, ni énergie. Seulement un fourmillement probabiliste de quanta élémentaires qui, dans leur danse folle, dessinent l'espace, le temps, la matière et la lumière.

    C'est la trame d'un nouveau regard sur la réalité qui se révèle sous la plume d'un merveilleux conteur.

  • Parler de l'Univers, c'est parler de nous-mêmes.
    Savoir qui nous sommes : un composé d'atomes fabriqués dans le Big Bang et dans les étoiles. Savoir d'où nous venons : de météores qui ont emporté les molécules du vivant à travers les espaces intersidéraux. Savoir si nous sommes seuls : la chasse est désormais ouverte aux exoterres qui pourraient loger nos cousins. Savoir où nous allons : planètes, étoiles et galaxies sont-elles condamnées à l'engloutissement dans des trous noirs ? L'Univers se dilatera-t-il indéfiniment ? Dans un style flamboyant, Jean-Pierre Luminet et Elisa Brune donnent les réponses qu'apportent les observations toujours plus précises de nos télescopes satellitaires.
    "Le bonheur de la lecture s'ajoute merveilleusement bien à celui de la compréhension" - Astronomie Magazine.

  • Que peut-il bien se passer quand un cuisinier rencontre un astrophysicien ? Aux délices du magret de canard et du foie gras s'adjoignent ceux de la cosmologie. Tant il est vrai que le big bang, soupe d'ondes et de particules, fut une recette comme une autre, quoique un peu plus universelle que la soupe aux fèves, et que mijotent dans nos casseroles bien des univers de goûts et de saveurs inédits.
    André Daguin et Michel Cassé nous convient ici à partager le banquet de l'amitié et de la curiosité. De quoi faire frétiller tout à la fois les papilles et les neurones.

  • Existe-t-il, au-delà de la Terre, des endroits favorables à la vie ? Des êtres vivants ont-ils pu se développer sur d'autres astres et sous quelles formes ?

    Grâce à une complicité nouvelle entre astronomes et biologistes, le microscope et le télescope se sont rapprochés et une nouvelle discipline est née, l'astrobiologie.

    Ce livre raconte cette quête de nouvelles Terres et d'une éventuelle vie extraterrestre, ainsi que la détection de systèmes planétaires proches et de territoires habitables gravitant près de nous.

    De telles découvertes représentent un tournant majeur dans l'histoire de l'humanité, plus encore que celles des explorateurs des siècles passés qui ont pourtant changé notre histoire.

    Aujourd'hui, la Nouvelle Frontière est aux confins de notre système solaire. D'ici à la fin du troisième millénaire, elle sera sur les marches des étoiles proches. Cette quête incessante de l'inconnu et de la nouveauté ne s'arrêtera jamais. » A.?B. et B. S.

    Un livre magnifique qui, au récit de la découverte scientifique de nouveaux mondes, conjugue la beauté d'images inédites et fascinantes.

  • Les cycles du temps

    Roger Penrose

    Après À la découverte des lois de l'Univers (2007), Roger Penrose propose une plongée dans les mystères de l'Univers : qu'y avait-il avant le Big Bang ? Comment l'Univers a-t-il commencé ? Doit-il inévitablement finir ? Ce nouvel ouvrage contient une analyse de la deuxième loi de la thermodynamique et explore la géométrie de l'espace-temps. Il combine deux thèmes centraux pour montrer que notre univers en expansion de plus en plus rapide peut être considéré comme le Big Bang d'un autre.
    Passant en revue les modèles cosmologiques standards ou non, examinant ce qu'il en est des trous noirs et du rayonnement cosmique, il met en avant l'idée que le Big Bang n'était pas le début de toutes choses. Un ouvrage de science de haut niveau, audacieux et stimulant.

  • Les notions fondamentales de l'astronomie et de l'astrophysique sont rappelées en vingt points parmi lesquels : le mouvement des planètes, les météores, les rayons cosmiques ou la théorie du big bang.

  • « Cet ouvrage décrit l'état actuel de nos connaissances en astronomie sans verser dans le cours de science. Il ne s'agit pas de maîtriser les arcanes de la gravitation et la physique des hautes énergies, mais de partir en balade dans les paysages cosmiques. Car ceux-ci se sont considérablement précisés et diversifiés ces dernières décennies. Nous avons accumulé plus de connaissances nouvelles en trente ans que sur les trois millénaires précédents.
    La promenade à laquelle nous vous convions aborde les découvertes récentes. Elle se divise en trois parties, qualifiées de nouvelles régionales, nationales et internationales. Que sait-on aujourd'hui du système solaire ? Que sait-on de notre galaxie ? Que sait-on de l'Univers dans son ensemble ? » J.-P.
    Luminet et E. Brune

  • Ce Grand Livre de l'astronomie nous fait voyager de la Terre aux confins du cosmos en neuf chapitres fascinants. À peine remis des merveilles de notre berceau terrestre, nous voilà emmenés sur la Lune. Compagne de nos nuits, c'est l'un des astres les plus remarquables du système solaire. Elle affecte notre vie quotidienne de toutes sortes de manières, plus surprenantes les unes que les autres. Il en est de même du Soleil, sans qui la vie sur Terre serait impossible, et qui est de loin le plus grand, et le plus chaud, des objets que nous connaissons tous bien. Des photographies splendides accompagnent la description de nos planètes voisines, au nom familier mais aux caractéristiques bien moins connues. Notre galaxie, la Voie lactée, contient un nombre incalculable d'étoiles et nous offre un stupéfiant spectacle nocturne. Les auteurs nous expliquent comment les étoiles naissent et comment elles meurent, quels périls elles font courir, notamment sous forme de trous noirs. La Voie lactée nous est aussi présentée dans le contexte des centaines de galaxies qui peuplent le ciel. Mais même cette immensité pâlit au regard des dernières idées sur le nombre infini d'univers qui pourraient bien exister. Cette invitation au voyage dans les étoiles se conclut sur les scénarios les plus vraisemblables du mystère des mystères : comment la vie est apparue dans l'Univers.

  • On connaît le jeu du « cadavre exquis », qui consiste à faire un dessin, puis à plier la feuille en n'en laissant dépasser qu'un fragment, à partir duquel le joueur suivant improvise son propre dessin... Les quatre auteurs de ce livre, en reprenant le principe, l'ont adapté à la description d'une planète plausible et des diverses formes de vie susceptibles d'y apparaître et de s'y développer. Quelle espèce extraterrestre le hasard et les lois de l'évolution vont-ils produire ?
    Cette « exquise planète », inventée en restant autant que faire se peut dans le champ du possible par un astrophysicien, un paléontologue et un archéologue, ne ressemble guère à la Terre, si ce n'est par l'inépuisable inventivité de ses espèces, et pourtant elle aurait pu être la nôtre si le hasard en avait décidé ainsi. Et elle prend un relief bien particulier quand un écrivain de science-fiction, Pierre Bordage, prenant le relais final, vient enrichir les descriptions scientifiques et factuelles d'un souffle épique qui efface la frontière commodément tracée entre science et fiction.

  • Joseph Silk est célèbre pour avoir fait le lien entre les minuscules fluctuations qui ont résulté du Big Bang et les majestueuses galaxies qui peuplent aujourd'hui notre ciel.

    Car, bien avant que les satellites COBE, Planck ou WMAP ne cartographient le fond de rayonnement cosmique et ne donnent un instantané de l'Univers juste après le Big Bang, la cosmologie théorique dut aller de spéculations hasardeuses en observations plus ou moins fiables pour construire le scénario aujourd'hui admis.

    Il est donc question ici de la naissance de l'Univers et de sa structure à grande échelle, mais aussi de la notion d'univers multiples, du principe anthropique, de l'apparition de la conscience et de la possibilité du voyage dans le temps.

    Plus crucialement encore, la cosmologie relie la question de l'avenir de l'Univers à celle de la quantité de matière qu'il contient. Les mystérieuses « matière noire » et « énergie sombre » décideront ainsi, entre effondrement et expansion éternelle, du destin de notre Univers.

  • Saviez-vous que le Soleil résonne en sol dièse ? Saviez-vous que chacune des étoiles qui lui ressemblent possède sa propre signature musicale ? Nous ne sommes pas dans la fiction, mais dans la pure réalité scientifique. Les astrophysiciens observent et mesurent la résonance interne sonore des étoiles, même si le son ne nous en parvient pas directement.

    Pour les anciens Grecs, le monde céleste était considéré comme parfait. Les planètes tournaient autour de la Terre et la sphère des étoiles, le firmament, enrobait un monde clos. Tout n'était qu'ordre, harmonie et perfection. Le ciel s'apparentait à un concert perpétuel, la « musique des sphères ».

    Oui, mais voilà, la nature se rebelle. Rien n'est parfait dans le monde. Les observations et la science moderne ont mis à bas cette belle image d'harmonie. La musique elle-même s'est libérée.

    Et si le Soleil et les étoiles tintaient réellement comme des caisses de résonance d'instruments de musique ? Et si la belle idée antique de « musique des sphères » pouvait se transformer pour revenir d'une autre manière dans le langage scientifique aussi bien que musical d'aujourd'hui ?

    Partez à la découverte de la musique du Soleil et des étoiles grâce à ce livre, qui mêle astronomie de pointe et recherches musicales.

  • Comment notre Univers s'est-il créé? A partir de rien ? Comme un lapin sorti d'un chapeau sans prestidigitateur ? Comme le baron de Münchhausen s'extirpant du marais en tirant sur ses bottes ?Edgard Gunzig montre comment ce stratagème permet à l'Univers de s'engendrer lui-même sans le fracas cataclysmique du Big Bang. De renaître de ses cendres et de se répliquer sans cesse. Notre univers actuel ne serait alors qu'un maillon de cette chaîne infinie. Il existerait depuis 13,7 milliards d'années, mais aussi depuis toujours et pour toujours.Une nouvelle cosmologie qui résulte de la confrontation de la relativité générale et de la théorie quantique des champs sur la scène du vide quantique.

  • D'où venons-nous ? Comment le Soleil et la Terre sont-ils apparus ? Nous avons enfin atteint le moment où la science peut apporter des réponses de plus en plus précises, de plus en plus étonnantes.
    La Nature a décidément plus d'imagination que les hommes ! Depuis l'exploration spatiale, nous en avons plus appris sur notre système solaire et son origine en une génération qu'en quarante siècles. Là où l'on attendait l'uniformité, on a trouvé la plus grande diversité. André Brahic, qui a découvert les anneaux de Neptune, nous présente les multiples facettes du système solaire et nous raconte quatre milliards et demi d'années de son histoire.
    Les planètes sont les soeurs du Soleil. Nous sommes les enfants du temps et des étoiles. Sommes-nous seuls dans l'Univers ? Les astronomes commencent à apercevoir d'autres planètes autour de quelques soleils proches. Ils espèrent bientôt trouver d'autres Terres...

  • L'histoire de la galaxie racontée par une étoile.

  • Le ciel comme nous ne l'avez jamais vu : un livre d'images originales et dans toutes les longueurs d'onde, le visible, l'infrarouge, les rayons X. Des commentaires qui font comprendre ces visions célestes.
    Une présentation du système solaire et du ciel extra-galactique comme des lieux d'une activité inouïe qui donne un spectacle grandiose.
    Une ouverture sur la cosmologie du XXIe siècle : énergie noire et matière noire.

  • Voici 52 chapitres consacrés aux grandes questions d'astrophysique à consommer sans modération, dans l'ordre qui vous plaira : pourquoi fait-il noir la nuit ? Qu'est-ce qu'un trou noir ? Pourquoi l'Univers existe-t-il ? Quelle y est notre place ? Quelle est la signification de notre mort ? Les grandes découvertes contemporaines remettent-elles en cause la pensée humaine et religieuse ?

    Dans ce livre, Sylvie Vauclair nous invite à méditer, à nous remettre en question, pour avancer dans notre compréhension de l'Univers et permettre de nous situer par rapport au monde dont nous faisons partie. Si la science ne peut pas répondre directement à toutes nos questions existentielles, elle apporte cependant des éléments fondamentaux et incontournables à notre quête du sens de l'existence.

  • Matière en grains

    Collectif

    Grains et graines, façonnés, usés, cassés, collés... l'homme et la nature les utilisent pour se nourrir, bâtir ou formuler de nouveaux matériaux. Le sable et la farine forment des tas ; le sel s'écoule ou se bloque dans la salière ; les grains du château de sable sont liés par de l'eau. Ces observations sont si familières que l'on en a longtemps négligé la portée. D'abord source de métaphores, tel l'atome de Démocrite, la matière en grains fait actuellement l'objet de nombreuses recherches scientifiques exploitant des propriétés étonnantes, à mi-chemin entre fluide et solide. On comprend dans ce livre précis et clair, fourmillant d'exemples, pourquoi la matière la plus ordinaire qui soit est une merveilleuse source d'inspiration pour des domaines d'application aussi variés que l'agronomie, les sciences de l'environnement, les matériaux de construction, le génie des procédés... et jusqu'aux sciences humaines et sociales.

  • Ourquoi la Lune nous montre-t-elle toujours la même face ? Pourquoi se laisse-t-elle voir en plein jour ? Pourquoi y a-t-il des saisons, des mirages ou des aurores boréales ? Qu'est-ce qu'une grande marée d'équinoxe ?

    Pourquoi le ciel est-il bleu ? la Lune rouge lors d'une éclipse ? à quoi sert la couche d'ozone ? Et l'effet de serre ? Pourquoi Pluton n'est plus une planète ? Quel est le cycle de vie d'une étoile ? Qu'est-ce qu'un pulsar, un trou noir, un quasar, un rayon cosmique ? Sur quoi se fonde la théorie du Big Bang ?

  • Quand on contemple les photographies du premier vol spatial de Gagarine en 1961 ou des premiers pas sur la Lune d'Armstrong et d'Aldrin, on a parfois l'impression d'une splendeur passée. La grande époque de l'espace semble révolue. Rien de plus faux démontre ici Alain Dupas. C'est aujourd'hui, et ce sera encore davantage demain ! Mars est le grand objectif des Etats-Unis et devrait être atteinte peu après 2030. Déjà, la Chine se prépare à leur emboîter le pas et à conquérir la Lune. Même l'Inde évoque des vols habités pour 2015. Quatorze agences mondiales se réunissent régulièrement depuis 2006 pour élaborer une stratégie commune. L'Europe est un partenaire important dans cette aventure, tout en ayant pris le deuxième rang mondial pour toutes les applications pratiques de l'espace qui ont changé le monde. De l'époque héroïque aux scénarios du futur, qui envisagent terraformation de planètes ou encore immenses habitats artificiels, des enjeux industriels aux questions militaires en passant par le " tourisme spatial ", Alain Dupas retrace les toutes dernières pages de l'aventure humaine dans le cosmos et esquisse celles que nous écrirons bientôt. Non, décidément, nous n'avons rien perdu de notre ambition et de notre démesure !

  • Il y a de l'eau sur Mars, ou plutôt il en reste : on vient de la trouver. La planète rouge aurait donc été bleue. Elle est morte aujourd'hui, mais elle a peut-être abrité la vie, dans un passé que l'on sait désormais déchiffrer. Jean-Pierre Bibring, l'un des principaux acteurs de l'exploration martienne, nous fait revivre l'extraordinaire aventure qui vient d'aboutir à cette découverte majeure. Majeure, car elle révolutionne notre connaissance de l'histoire de Mars, laquelle éclaire d'un jour nouveau celle de la Terre et des autres objets du système solaire. Elle pose en termes inédits la question de l'apparition de la vie : phénomène banal dans l'Univers, ou exclusivement terrestre ? Elle relance et oriente la recherche de vie extraterrestre. Enfin, au moment où le climat de notre planète risque de basculer dans l'inconnu, l'exploration de Mars permet de comprendre ce que la Terre, où l'eau s'est maintenue depuis des milliards d'années, a de véritablement singulier ; et qu'il faut à tout prix préserver.

  • L'exploration spatiale a commencé le 25 mai 1961, lorsque le président Kennedy a lancé un défi à sa nation : envoyer un homme sur la Lune et le ramener sain et sauf sur Terre. Ce succès, en moins d'une décennie, fait date dans l'histoire... Ce livre raconte l'histoire des missions scientifiques d'exploration spatiale qui n'ont cessé depuis : Giotto à la rencontre de la comète de Halley, Galileo à la découverte des lunes de Jupiter, Cassini pour explorer le système de Saturne, Bepi Colombo qui va être lancé vers Mercure, BeppoSAX et RossiXTE pour voir le ciel aux rayons X. Cette extraordinaire aventure n'en est qu'à ses débuts ; un seul but : remonter le temps de l'Univers. Pour mieux comprendre comment se sont constitués notre système solaire, notre planète et la vie sur Terre. Giovanni Fabrizio Bignami, astrophysicien, dirige le Centre d'étude spatiale des rayonnements de Toulouse. Il est président du comité scientifique de l'Agence spatiale européenne et membre de l'Accademia dei Lincei.

  • Comment l'univers a évolué.
    Comment les cosmologistes étudient les vestiges de l'histoire cosmique et construisent des représentations du début de l'univers, de son évolution et de son avenir probable. Comment les physiciens appliquent la science des particules élémentaires pour recréer les premiers moments du Big Bang. Comment les astronomes parviennent à se faire une carte précise des confins éloignés de l'univers pour comprendre la création des galaxies et de leurs amas.
    Joseph Silk l'explique dans un langage clair et accessible au plus grand nombre. Et il raconte comment les scientifiques sont lancés dans une enquête digne du meilleur roman policier : la recherche de la matière noire qui déterminera le sort ultime de l'univers.

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