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The book tells the story of how scientists uncovered the least known and yet most consequential of all the sciences, and learned to harness the power of heat and ice.The laws of thermodynamics govern everything from the behaviour of atoms to that of living cells, from the engines that power our world to the black hole at the centre of our galaxy. Not only that, but thermodynamics explains why we must eat and breathe, how the lights come on, and ultimately how the universe will end. The people who decoded its laws came from every branch of the sciences - they were engineers, physicists, chemists, biologists, cosmologists and mathematicians.Their discoveries, set over two hundred years, kick-started the industrial revolution, changed the course of world wars and informed modern understanding of black holes. This book captures the thrill of discovery and the power of revolutionary science to change the world forever.

Thermodynamics. --- Symmetry (Physics) --- Thermodynamique. --- Symétrie (physique)

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This book advances understanding of light-induced phase transitions and nonequilibrium orders that occur in a broken-symmetry system. Upon excitation with an intense laser pulse, materials can undergo a nonthermal transition through pathways different from those in equilibrium. The mechanism underlying these photoinduced phase transitions has long been researched, but many details in this ultrafast, non-adiabatic regime still remain to be clarified. The work in this book reveals new insights into this phenomena via investigation of photoinduced melting and recovery of charge density waves (CDWs). Using several time-resolved diffraction and spectroscopic techniques, the author shows that the light-induced melting of a CDW is characterized by dynamical slowing-down, while the restoration of the symmetry-breaking order features two distinct timescales: A fast recovery of the CDW amplitude is followed by a slower re-establishment of phase coherence, the latter of which is dictated by the presence of topological defects in the CDW. Furthermore, after the suppression of the original CDW by photoexcitation, a different, competing CDW transiently emerges, illustrating how a hidden order in equilibrium can be unleashed by a laser pulse. These insights into CDW systems may be carried over to other broken-symmetry states, such as superconductivity and magnetic ordering, bringing us one step closer towards manipulating phases of matter using a laser pulse.

Charge density waves. --- Phase transformations (Statistical physics) --- Broken symmetry (Physics)

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Au cours des trente dernières années, les progrès de la physique théorique ont été étroitement corrélés à ceux des mathématiques, en particulier dans le domaine de la théorie des cordes. Ce livre porte à la fois sur les développements de la physique et des mathématiques contemporaines. La conception de l'ouvrage est extrêmement originale : l'auteur ne se contente pas d'exposer sa vision des théories scientifiques, mais il appuie son argumentation en lui donnant un aspect ludique grâce à des énigmes intrigantes de mathématiques et de physique qui défient parfois l'intuition. Par exemple, si l'on rallonge d'un mètre une ceinture entourant la Terre à l'Equateur, quelle est la taille de l'objet qu'on peut glisser sous cette ceinture ? Après une revue des progrès récents dans notre compréhension de l'Univers (symétries et modèle standard des particules, trous noirs et cosmologie, etc.), l'auteur développe dans l'avant dernier chapitre le lien intime entre physique et mathématiques, en introduisant en particulier les notions de dualité et de symétrie miroir en théorie des cordes. Cet ouvrage s'adresse aux étudiants de physique et de mathématiques et à toute personne curieuse des développements récents de la science. Edward Witten, lauréat de la médaille Fields de mathématiques, écrit à propos de cet ouvrage : "Ce livre est un voyage fascinant et original dans les idées les plus avancées en physique et en mathématiques. Il est illustré par des énigmes élémentaires et amusantes. Le lecteur y trouvera de quoi apprendre et de quoi s'amuser"

Physics --- Mathematics --- Symmetry (Physics) --- Conservation laws (Physics) --- Conservation laws (Mathematics) --- Univers --- Mathématiques --- Physique --- Symétrie (physique) --- Lois de conservation (physique) --- Lois de conservation (mathématiques) --- Universe

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Les groupes de symétrie, ou groupes d'invariance, jouent un rôle important dans toute la physique. Les translations d'espace et de temps, les rotations d'espace et enfin les transformations de Galilée ou de Lorentz entre référentiels d'inertie définissent la structure de l'espace-temps. Les symétries correspondantes sont tout particulièrement importantes en mécanique quantique. En effet les opérateurs fondamentaux - énergie, position, impulsion, moment angulaire - ainsi que leurs relations de commutation, loin d'être arbitraires, sont déterminés par la géométrie de l'espace et celle de l'espace-temps. Ces considérations de symétrie permettent de comprendre l'origine de la masse et du spin et d'établir des équations d'onde comme l'équation de Schrödinger ou celle de Dirac à partir du groupe d'invariance choisi : Galilée ou Lorentz. Ces équations permettent de décrire les particules de spin 1/2 et prédisent correctement leur moment magnétique anormal. Cet ouvrage, issu d'un cours de DEA de Physique théorique de l'ENS, a à la fois un caractère fondamental et appliqué. L'utilisation des symétries, et en particulier de celle de rotation, est un outil pratique permettant une approche géométrique de problèmes comme le théorème de Wigner-Eckart ou les opérateurs tensoriels irréductibles. Enfin le livre discute de deux symétries discrètes, la parité et le renversement du temps.

Symmetry (Physics) --- Symmetry groups. --- Group theory. --- Quantum theory. --- Symétrie (physique) --- Groupes de symétrie --- Groupes, Théorie des --- Théorie quantique --- Symétrie (physique) --- Groupes de symétrie --- Groupes, Théorie des --- Théorie quantique

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Quantum chromodynamics. --- Gauge fields (Physics) --- Quantum field theory. --- Relativistic quantum field theory --- Field theory (Physics) --- Quantum theory --- Relativity (Physics) --- Fields, Gauge (Physics) --- Gage fields (Physics) --- Gauge theories (Physics) --- Group theory --- Symmetry (Physics) --- Chromodynamics, Quantum --- QCD (Nuclear physics) --- Particles (Nuclear physics) --- Quantum electrodynamics