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Jean Pierre Luminet nous invite à un voyage fascinant qui, de la Grèce antique à nos jours, explore les métamorphoses de l'infini. De manière toujours accessible, il aborde l'infini de l'espace avec la cosmologie, celui des nombres avec les mathématiques et les mystères de l'infiniment petit dans la matière avec la physique quantique.

En 1637, Descartes révolutionne la manière que l'on a de faire de la géométrie : il pose les bases de ce que l'on appelle la "géométrie algébrique", qui associe, à chaque point de l'espace, 3 coordonnées. Cela permet de résoudre des problèmes géométriques avec des outils algébriques. Cette géométrie est dite "commutative", c'est-à-dire que le produit de deux quantités ne dépend pas de l'ordre des termes : A × B = B × A. Cette propriété est fondamentale, et l'ensemble de l'édifice mathématique en dépend.

Vivants ou fossiles, les oursins sont des animaux étranges à nos yeux. Sans queue ni tête, ils sont une clé pour comprendre les mystères de l'évolution. Chercheur acharné, Bruno David a poussé l'enquête sur les échinodermes des plaines du Bassin parisien jusque dans les abysses, en s'aidant des outils les plus inattendus. On découvre ainsi, entre autres, que les oursins n'ont pas toujours un aspect de petites boules piquantes, qu'il existe des oursins kangourous, ou encore qu'il arrive aux crabes de maltraiter les oursins.

Au début du 17ème siècle, Galilée est le fondateur emblématique de la science moderne. Par ses observations astronomiques, il nous fait passer du monde clos et géocentrique hérité de l'Antiquité à l'univers pluri-centrique et infini d'aujourd'hui. C'est aussi le premier physicien véritablement expérimentateur, qui posera les bases de la mécanique moderne et de la théorie de la résistance des matériaux. Bien avant Einstein, il avancera l'idée de la relativité du mouvement. Jean-Marc Lévy Leblond, physicien et essayiste, raconte ici la vie et l'œuvre scientifique révolutionnaire d'un homme profondément nourri par la culture artistique.

Françoise Combes vient de recevoir la médaille d'or du CNRS. Cette astrophysicienne est spécialiste de la dynamique des galaxies et, non contente de les observer, elle réalise de spectaculaires simulations numériques de leur formation, de leur croissance, de leurs rencontres. Cela aide à comprendre l'origine de leurs formes, variées et souvent surprenantes. Le décodage des différentes étapes de leur évolution montre que les trous noirs supermassifs, qui occupent les centres de ces galaxies, y jouent un rôle majeur. Il est donc indispensable de mieux les comprendre.

La collection Les Grandes Voix de la Recherche est une coédition entre CNRS Éditions et De Vive Voix Pluridisciplinaire et accessible, elle donne la parole aux chercheurs lauréats de la très prestigieuse médaille d'or du CNRS qui présentent leur discipline et leurs recherches de manière vivante et concise.

Qu’est-ce que le savoir mathématique ? À quoi sert une théorie mathématique ? Et qu’est-ce que faire des mathématiques ? La nature et l’objet des mathématiques restent bien mystérieux, et celles-ci apparaissent souvent abstraites. Les mathématiques ont pourtant une notion bien définie du vrai : est vrai ce qui est démontré. Pour les besoins de la démonstration, précisément, les mathématiques usent d’outils.

Sols contaminés, eaux souillées, rejets toxiques, etc. Si la présence de polluants dans la biosphère remonte à la nuit des temps, l'augmentation de la population de la planète et l'accroissement des activités humaines ont provoqué une multiplication des cas de pollution depuis le début de l'ère industrielle.

Le réchauffement climatique et le rôle des activités humaines sur notre climat deviennent de plus en plus perceptibles et occupent une place grandissante dans notre vie quotidienne. Lutter contre le réchauffement climatique est un véritable défi : c'est celui que s'est fixé Jean Jouzel tout au long de sa carrière scientifique.

Comment à partir d'une toute petite cellule unique, est-il possible d'obtenir un organisme aussi complexe que celui d'un être vivant ? Par quel phénomène fascinant passe-t-on de l'embryon à l'Homme ? Ce sont ces interrogations qui ont accompagnées Nicole Le Douarin tout au long de son parcours scientifique. Cette grande biologiste française s'est notamment distinguée par ses travaux sur les chimères, ces êtres hybrides qu'elle a elle-même conçus en injectant des cellules de caille dans un embryon de poulet.

Tout le monde l'utilise, tout le monde en parle, ses progrès font la une : mais qui sait vraiment ce qu'est l'informatique ? Il s'agit d'une façon radicalement différente de penser, qui permet d'associer de l'information, de toute taille et de toute nature, à un ou plusieurs algorithmes, c'est-à-dire à des opérations mathématiques. C'est cela, l'informatique : une méthode systématique pour transformer un besoin en une suite d'opérations élémentaires.

Trous noirs, exoplanètes, les nouvelles techniques d'observation en astronomie ont permis d'extraordinaires découvertes. Une résolution beaucoup plus fine des images. Durant les dernières décennies, de nouveaux instruments d'observation situés sur Terre et dans l'espace ont, grâce à des progrès dans la résolution des images, donné lieu à des découvertes extraordinaires. Trous noirs et exoplanètes : des découvertes extraordinaires. Pierre Léna décrit ici ces innovations instrumentales et s'attarde sur deux découvertes majeures récentes.

Un entretien entre Pierre Gilles de Gennes et Sydney Leach dans lequel les deux physiciens revisitent le parcours du prix Nobel de physique 1991 de la matière molle aux "objets de mémoire" en passant par les cristaux liquides.

Une mystérieuse force à l'œuvre dans les galaxies et les amas de galaxies. Une masse manquante dans l'univers. L'idée de la matière noire est née de l'analyse de la dynamique des amas de galaxies, et des galaxies elles-mêmes: la force gravitationnelle engendrée par la matière répertoriée dans ces systèmes astronomiques ne semble pas suffisante pour assurer leur cohésion. D'où l'idée que, en plus de la matière visible, existerait également de grandes quantités de matière invisible, la matière noire, qui exercerait l'attraction suffisante pour retenir les galaxies dans les amas, les étoiles dans les galaxies.

Le fondement de la biologie moderne – une des théories qui a le plus transformé notre vision du monde. Charles Darwin. La biologie moderne est née il y a 150 ans avec la théorie de l'évolution de Charles Darwin. Celle-ci apporte une vision nouvelle de la vie et de son histoire et explique de manière logique et unifiée la diversité du vivant.La théorie de la biologie moderne - Pierre-Henri Gouyon présente ici la théorie de l'évolution dans sa cohérence d'ensemble et ses développements les plus récents. Il répond ce faisant à nombre de questions.

Un univers sans projet – L'une des plus grandes révolutions scientifiques des 150 dernières années a probablement été l'idée que l'ensemble de l'Univers – y compris l'univers vivant qui nous entoure et nous inclut – a émergé et évolué en dehors de tout projet, de toute intentionnalité et de toute finalité à partir d'interactions aléatoires entre les composants élémentaires de la matière. Depuis son origine, ce que nous nommons la vie se déploie sur notre planète en l'absence de tout plan préexistant.

Sommes-nous guidés par le hasard ou par le destin ? Une histoire du déterminisme, de Newton jusqu'aux développements les plus récents de la théorie du chaos. Isaac Newton prévoit le mouvement des planètes Depuis Galilée et Newton, la physique et les mathématiques sont traversées par la question centrale du déterminisme : est-il possible de prévoir le futur à partir du présent ? Newton met au point un outil mathématique qui permet de prédire le mouvement des objets et des planètes. Ce faisant, et jusqu'au XIX siècle, il donne un élan d'optimisme conquérant à la science qui semble en état de résoudre tous les problèmes.

Claude Cohen-Tannoudji, prix Nobel de physique 1997, retrace son itinéraire personnel et scientifique et un demi-siècle d'évolution de la physique quantique. Sur ce sujet nul n'est mieux placé que lui, qui en a extrait les applications les plus caractéristiques et les plus étonnantes à la fois: la domestication –; et en particulier le refroidissement –; des atomes à l'aide de la lumière. La genèse de ces résultats révolutionnaires –; dont les applications commencent seulement à poindre aujourd'hui –; constitue un témoignage unique sur le développement de la physique et des techniques du XXè siècle.

Une demande en forte croissance La demande d'énergie devrait croître de 60% d'ici à 2030 sous l'effet conjugué de la croissance de la population mondiale et de la croissance de la consommation énergétique par habitant. Or c'est précisément la consommation énergétique, largement dominée par les énergies fossiles, pétrole notamment, qui produit le gaz carbonique qui détériore notre environnement. Concilier croissance économique et protection de l'environnement est donc un enjeu majeur des prochaines décennies.

L'Univers a-t-il une forme ? En s'intéressant au contenu visible de l'univers, aux planètes, aux étoiles et aux galaxies, on oublie parfois le contenant invisible, l'espace lui même. Celui-ci est-il un simple réceptacle passif ? A-t-il une forme, une structure ? Est-il fini ou infini ? Est-il courbe, plat, lisse ou grumeleux ?Une présentation des différents modèles cosmologiques. Jean-Pierre Luminet présente les grandes lignes des démarches cosmologiques actuelles et des formes possibles de l'univers.