La relativité restreinte est à la base de nombreux domaines de la physique moderne : physique des particules, théorie quantique des champs, astrophysique des hautes énergies, etc. Elle est présentée ici en adoptant d'emblée un point de vue quadridimensionnel, à savoir celui de l'espace-temps de Minkowski. Une des particularités de l'ouvrage est qu'il ne se limite pas aux référentiels inertiels et considère des observateurs accélérés ou en rotation. Cela permet de discuter simplement et de manière rigoureuse d'effets physiques tels que la précession de Thomas ou l'effet Sagnac. Les derniers chapitres abordent des aspects plus avancés : champs tensoriels, calcul extérieur, hydrodynamique relativiste et traitement de la gravitation. Richement illustré et agrémenté de nombreuses notes historiques, cet ouvrage fait une part belle aux applications, de la physique des particules (accélérateurs, collisions de particules, plasma quark-gluon) à l'astrophysique (jets relativistes, noyaux actifs de galaxie), en passant par les applications pratiques (gyromètres à effet Sagnac, rayonnement synchrotron, GPS). Le livre contient également des développements mathématiques tels que l'analyse détaillée du groupe de Lorentz et de son algèbre de Lie. Ce livre s'adresse aux étudiants en dernière année de licence de physique (L3) ou en master (MI et M2), ainsi qu'aux chercheurs et à toute personne intéressée par la relativité. Sa lecture facilitera également l'apprentissage de la relativité générale, en raison de l'approche géométrique adoptée. " Un exposé moderne de la relativité restreinte se doit de faire ressortir ses structures essentielles, avant de les illustrer par leurs applications concrètes à divers problèmes dynamiques particuliers. Tel est le pari (ô combien réussi !) du beau livre d'Eric Gourgoulhon. " (Thibault Damour, extrait de la préface).

Un panorama des outils de l'astrophysicien contemporain, avec notamment les récepteurs à toutes les longueurs d'onde de spectre électomagnétique, une nouvelle génération de télescopes géants, les méthodes interférométriques ou adaptatives d'imagerie, la spectroscopie et les récepteurs modernes de lumière, les ondes gravitationnelles et neutrinos.

Présentation des divers aspects de la théorie de la formation des grandes structures de l'univers, de leur origine, de leur dynamique et de leurs propriétés statiques.

Une présentation de la physique quantique qui s'appuie sur une approche algébrique et sur l'utilisation des propriétés de symétrie, permet d'introduire les fondements de la mécanique quantique. De nombreux champs comme les états intriqués, les atomes froids, les condensats de Bose-Einstein ou les équations pilotes pour les systèmes ouverts.