De la relativité restreinte à la physique de la matière condensée,
Approfondir le cœur de tous les domaines de la physique

Partie 1 : Le plus rapide : Que verriez-vous si vous voyagiez à la vitesse de la lumière ?
Nous introduisons le principe de relativité et le principe de constance de la vitesse de la lumière, qui constituent les fondements de la relativité restreinte.
À partir de ces deux principes, tous les effets de la relativité restreinte peuvent être logiquement déduits.
Cependant, la relativité restreinte est une déduction logique valable pour des situations idéales et ne s'applique pas à la plupart des réalités.
Nous allons découvrir le célèbre paradoxe de l'échelle, le paradoxe du corps rigide concernant les propriétés des matériaux, le paradoxe d'Ehrenfest illustrant la déformation de l'espace-temps et le paradoxe des jumeaux.
La première partie propose également une introduction détaillée à l'aérodynamique basée sur des phénomènes réels, explorant les obstacles technologiques à surmonter pour atteindre la vitesse de la lumière.

Partie 2 : La plus grande : L'origine de l'univers
Dans la deuxième partie, nous repoussons les limites de la taille de l'espace et de la durée du temps.
La plus grande taille à laquelle nous puissions penser est, bien sûr, l'univers.
Nous allons d'abord étudier la naissance et le développement de l'univers, ainsi que son avenir, selon la théorie du Big Bang.
Et découvrez ce qui se trouve là-bas, dans l'espace.
Il répertorie divers corps célestes tels que les étoiles, les planètes, les satellites, les comètes, les étoiles à neutrons, les naines blanches, les naines rouges, les naines noires, les géantes rouges et les supernovae, et explique la classe de masse qui détermine la direction de l'évolution des corps célestes.
La deuxième partie explique également les interactions des corps célestes fondées sur la gravitation universelle et présente le processus par lequel Newton a établi la loi de la gravitation universelle avec l'aide de deux scientifiques, Kepler et Galilée.

Partie 3 : La plus massive : la relativité générale
Nous allons étudier la théorie de la relativité générale d'Einstein pour expliquer les dimensions plus vastes de l'espace et du temps qui ne peuvent être expliquées par la loi de la gravitation universelle.
Nous découvrirons la découverte ingénieuse de la relativité générale, qui occupe une place prépondérante dans le domaine de la physique, et la naissance de la cosmologie moderne.
D’après la théorie de la relativité générale, on peut constater que la gravité n’est pas une « force » mais un effet du mouvement accéléré causé par la courbure de l’espace.
Nous explorons également les ondes gravitationnelles, le GPS et les trous noirs.

Partie 4 : L'infiniment petit : le monde microscopique étrange
La quatrième partie traite des lois de la physique à des échelles extrêmement petites, c'est-à-dire au monde microscopique.
Même en physique moderne, aucune conclusion n'a été tirée concernant la plus petite unité constitutive de la matière.
Nous allons tout d'abord explorer le monde de la physique atomique.
Nous allons découvrir comment la théorie classique s'est effondrée face à la structure atomique et comment la mécanique quantique est née.
La mécanique quantique peut être utilisée pour interpréter le mouvement des électrons à l'intérieur d'un atome, et l'équation de Schrödinger et l'interprétation de Copenhague peuvent être utilisées pour comprendre ce mouvement.
Nous examinons également le noyau, dont la taille est un millième de milliardième d'atome.
Nous étudions également les interactions entre les protons et les neutrons qui constituent le noyau et les réactions nucléaires.
Nous allons maintenant nous intéresser au monde encore plus microscopique de la physique des particules.
Nous présentons les quarks, les plus petites unités qui composent les protons et les neutrons, et découvrons la théorie des champs de Yang-Mills et le modèle standard qui expliquent les particules élémentaires.

Partie 5 : Le plus brûlant : Le vrai monde de l'ordre dans le chaos
La partie 5 explore le monde des systèmes et ensembles multiparticulaires, c'est-à-dire le monde réel plutôt que les états physiques théoriques des objets individuels.
Pour ce faire, commençons par déterminer ce qu'est la température.
Nous définissons le concept de température comme la valeur moyenne de l'énergie cinétique d'un grand nombre de particules, et nous examinons la relation entre diverses propriétés de la matière et la température.
La relation entre les propriétés physiques d'un système et sa température a donné naissance à une discipline appelée thermodynamique.
Nous examinerons la théorie et les lois de la thermodynamique et nous étudierons également la définition de l'entropie établie par le développement de la mécanique statistique.
Ensuite, nous étudierons les changements d'état de la matière lorsque la température augmente, et comment créer un environnement à haute température susceptible de provoquer des réactions nucléaires.
La partie 5 explique également la science de la complexité, en abordant le problème à trois corps, l'effet papillon et les systèmes chaotiques.

Partie 6 Les plus froids : Ordre par basses températures
Dans la partie 6, qui correspond à la partie 5, nous étudierons les phénomènes qui se produisent lorsque la température est abaissée de la température ambiante au zéro absolu.
Nous explorons tout d'abord les propriétés physiques des solides en nous basant sur le fait que les substances existent universellement à l'état solide à des températures relativement basses.
En examinant les propriétés mécaniques, thermiques, électriques et magnétiques des solides, on peut comprendre l'essence même de la physique des matériaux.
Nous résumerons ensuite les différentes propriétés des solides en nous basant sur la mécanique quantique, c'est-à-dire sur le contenu de la physique de l'état solide.
Enfin, nous introduisons le domaine de la physique de la matière condensée en abordant les phénomènes de mécanique quantique qui se produisent lorsque la température approche le zéro absolu : la superfluidité, la supraconductivité et l’effet Hall quantique.


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