Physique statistique - Définition

Bibliothèque virtuelle

• Roger Balian ; Physique fondamentale et énergétique : les multiples visages de l'énergie : cours donné par l'auteur (Service de Physique Théorique du CEA, Saclay) à la première École d'Eté « e2phy » : L'énergie sous toutes ses formes : données scientifiques, contraintes, enjeux, 27-30 août 2001, Site universitaire de Caen.

• Roger Balian ; Entropie, information : un concept protéiforme : texte d'une conférence donnée par l'auteur (Service de Physique Théorique du CEA, Saclay) à l'Université de tous les savoirs (239me conférence : Les États de la matière, 26 août 2000, Conservatoire National des Arts et Métiers, Paris). Publiée par Yves Michaud (éditeur) ; Université de tous les savoirs (Vol. 4), Odile Jacob (2001) pp. 947-959 / Repris en édition de poche : Université de tous les savoirs (Vol. 17), Poches Odile Jacob (2002) pp. 205-220

• Roger Balian ; Le temps macroscopique : texte d'une conférence sur l'irréversibilité et l'entropie donnée par l'auteur (Service de Physique Théorique du CEA, Saclay) lors du premier colloques "Physique & Interrogations Fondamentales" : Le Temps et sa Flèche organisé par la Société Française de Physique le 8 décembre 1993 à Paris. Publié par : Étienne Klein & Michel Spiro (éditeurs) ; Le Temps et sa Flèche, Les Éditions Frontières (1994) pp. 155-211. Repris en poche par Flammarion, Collection Champs (1995).

• Roger Balian ; Entropy, a Protean Concept : texte (en anglais) d'une conférence introductive donnée par l'auteur (Service de Physique Théorique du CEA, Saclay) au séminaire Poincaré du 6 décembre 2003 consacré à l'entropie. Publié dans : J. Dalibard, B. Duplantier et V. Rivasseau (eds.) ; Poincaré seminar 2003, Progress in Mathematical Physics 38, Birkhäuser (2004) 119-144, ISBN .

• [pdf] Cours détaillé

Article annexes

• Histoire de la thermodynamique et de la physique statistique

Physique statistique d'équilibre

• Thermodynamique
• Entropie
• Théorie cinétique des gaz
• Statistique de Maxwell-Boltzmann
• Hypothèse ergodique
• Expérience de Fermi-Pasta-Ulam
• Statistique de Fermi-Dirac
• Statistique de Bose-Einstein
• Phénomènes critiques
• Groupe de renormalisation

Physique statistique hors d'équilibre

• Physique statistique hors d'équilibre
• Équation de Boltzmann
• Théorème H
• Hiérarchie BBGKY
• Équation de Vlasov
• Équation de Poisson-Boltzmann
• Expérience de Fermi-Pasta-Ulam
• Théorie ergodique

v · d · m Branches de la physique
Mécanique classique • Physique de la matière condensée • Mécanique des milieux continus • Électromagnétisme • Relativité • Physique des particules • Théorie quantique des champs • Mécanique quantique • Physique statistique • Physique théorique

Bibliographie

Vulgarisation

• Bernard Diu, Les atomes existent-ils vraiment ?, Odile Jacob (), ISBN .
• P. Depondt, L’entropie et tout ça - Le roman de la thermodynamique, ISBN .
• 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. Niveau premier cycle universitaire.

Ouvrages de référence

• Georges Bruhat, Cours de Physique Générale - Thermodynamique, Masson (6^e édition-1968) 912 pp. Ce cours de référence, devenu un "classique", est accessible à partir du premier cycle universitaire. Cette 6^e édition a été revue et augmentée par Alfred Kastler.
• Yves Rocard, Thermodynamique, Masson (2^e édition-1967) 540 pp. Cet autre cours de référence, devenu également un "classique", est accessible à partir du premier cycle universitaire.

Initiation à la physique statistique

• Frederic Reif ; Physique Statistique, Cours de Physique de Berkeley (vol. 5), Armand Colin (1972) 398 pp. réédité par Dunod. Volume 5 du célèbre "Cours de Physique de Berkeley" des années 1960. Accessible à un étudiant du premier cycle universitaire.
• Bernard Jancovici, Thermodynamique & Physique Statistique, Ediscience (1969) 186 pp. Réédité (sans les exercices) par Nathan Université dans sa collection "128 sciences" (1996) 128 pp. Ce petit ouvrage est un cours d'introduction à la thermodynamique via la physique statistique élémentaire. Niveau premier cycle universitaire.
• Percy W. Bridgman, The Nature of Thermodynamics, Harvard University Press (1941) 230 pp. Réflexions sur le sens des 2 principes de la thermodynamique. Ce livre contient quelques équations, accessible au niveau du premier cycle universitaire.
• Mark W. Zemansky & Richard H. Dittman ; Heat & Thermodynamics, McGraw-Hill (6^e 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. Cette première partie de l'ouvrage est accessible au niveau du premier cycle universitaire. (La seconde moitié du livre est consacrée à l'approche de la thermodynamique via la physique statistique. Cette partie est plutôt du niveau du second cycle universitaire.)
• Herbert G. Callen, Thermodynamics & an introduction to Thermostatistics, John Wiley & Sons (2^e 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 premier cycle universitaire, 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 second cycle universitaire.)
• Ryogo Kubo, Thermodynamics, John Wiley & Sons (1960) pp. Ouvrage classique de thermodynamique. Niveau second cycle universitaire.
• Alfred Brian Pippard, Elements of Classical Thermodynamics - For Advanced Students of Physics, Cambridge University Press (1957) 173 pp. Réédition : avril 2004) ISBN 0-52109-101-2. Niveau second cycle universitaire.

Niveau second cycle universitaire

• Claudine Guthmann, Danielle Lederer et Bernard Roudet, Éléments de physique statistique, 1996  .

• Roger Balian, Du Microscopique au Macroscopique - Cours de Physique Statistique de l'École Polytechnique (2 tomes), Ellipses (1982) 640 pages, et .
  Un cours de physique statistique, qui s'appuie sur la connaissance préalable de la Mécanique Quantique.

• (en) Frederic Reif, Fundamentals of Statistical & Thermal Physics, McGraw-Hill (1965) 651 pages,
  Ouvrage classique de physique statistique. Niveau second cycle universitaire.

• (en) Linda E. Reichl, A Modern Course in Statistical Physics, John Wiley & Sons (2^e édition, 1998) 848 pages, .
  Un ouvrage moderne déjà classique. Niveau second cycle universitaire.

• (en) Kerson Huang (en), Statistical Mechanics, John Wiley & Sons (2^e édition-1987) 512 pages, .
  Ouvrage classique de physique statistique. Niveau second cycle universitaire.

• (en) Ryogo Kubo (en), Statistical Mechanics, John Wiley & Sons (1965) réédité par North-Holland 426 pages, .
  Ouvrage classique de physique statistique. Niveau second cycle universitaire.

• (en) Alexandre Khintchine, Mathematical Foundations of Statistical Mechanics, Dover Publications (1949) 180 pages, .
  Ouvrage classique sur les fondements de la physique statistique, notamment l'hypothèse ergodique. Niveau second cycle universitaire.

Aspects historiques

• Robert Locqueneux, Préhistoire & Histoire de la thermodynamique 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 XVIIIe et XIXe siècles. 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 XVIIe 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. 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 XIXe siècle. 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 professeur Maxwell, fondateur de la théorie de l'électrodynamique et auteur d'importantes contributions en théorie cinétique des gaz. 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 de Ludwig Boltzmann, qui a porté la théorie cinétique des gaz à son acmé. Niveau plutôt second cycle universitaire.
• 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 second cycle universitaire.