Lightman studierte Physik an der Princeton University mit dem Bachelor-Abschluss 1970 und wurde 1974 bei Kip Thorne am Caltech promoviert. 1974 bis 1976 war er als Post-Doktorand an der Cornell University, 1976 bis 1979 Assistant Professor für Astronomie an der Harvard University und danach bis 1989 am Harvard Smithsonian Center for Astrophysics. Ab 1989 war er Professor am MIT sowohl für Physik als auch für kreatives Schreiben besonders für Wissenschaftler (Science Writing). Ab 1995 war er dort John E. Burchard Professor of Humanities. Er etablierte am MIT später obligatorische Kurse für wissenschaftliches Schreiben. Ab 2002 war er nur noch Adjunct Professor, um mehr Zeit für schriftstellerische Arbeiten zu haben.
Neben seiner wissenschaftlichen Arbeit veröffentlichte er Kurzgeschichten und Essays in Zeitschriften wie The New Yorker und Atlantic Monthly und populärwissenschaftliche Bücher. Sein Bestseller Einstein´s Dreams (auf Deutsch erschienen als Und immer wieder die Zeit) handelt von Träumen des jungen Albert Einstein über die Zeit und wurde auch für die Bühne adaptiert.
Mit den taiwanesischen Physikern Wei-Tou Ni (* 1944) und David L. Lee (* 1950), ebenfalls Doktorand von Thorne und später Geschäftsmann, veröffentlichte er alternative Feldtheorien der Gravitation[1]. Er bewies mit Lee, dass Gravitationstheorien, die dem schwachen Äquivalenzprinzip gehorchen metrische Theorien der Gravitation sein müssen,[2] das heißt die Gravitation als Krümmung der Raum-Zeit beschreiben ähnlich der Allgemeinen Relativitätstheorie.
Lightman befasste sich unter anderem mit Akkretionsscheiben um kompakte Objekte wie Schwarze Löcher (wobei er Instabilitäten fand mit Douglas Eardley)[3] und untersuchte physikalische Phänomene in astrophysikalischen Plasmen, wie ungewöhnliches thermodynamisches Verhalten (negative spezifische Wärme) optisch dünner, von Elektron-Positron-Paaren dominierter Plasmen und Inverse Compton-Streuung.
mit William H. Press, R. H. Press, S. A. Teukolsky: Problem book in Relativity and Gravitation, Princeton, N.J. : Princeton University Press 1975
mit George B. Rybicki: Radiative Processes in Astrophysics, Wiley 1979, 2004
Herausgeber mit James Cornell: Revealing the Universe : Prediction and Proof in Astronomy, Cambridge, Massachusetts, 1982
Essays u. a.
Time Travel and Papa Joe's Pipe, Scribner 1984
A Modern Day Yankee in a Connecticut Court : and Other Essays on Science, New York : Viking Press, 1986
Dance for Two : Selected Essays, New York : Pantheon Books, 1996.
A Sense of the Mysterious : Science and the Human Spirit, New York : Pantheon Books, 2005
mit Juliet van Otteren: Heart of the Horse, New York : Barnes & Noble, 2004
The Accidental Universe in: Harper's Magazine December 2011, dt.: Das Zufallsuniversum – Der kosmische Würfelwurf oder die Glaubenskrise der Naturwissenschaft in: Lettre International Nr. 103, Winter 2013
The Virus Is a Reminder of Something Lost Long Ago. In rebuilding a broken world, we will have the chance to choose a less hurried life. In: The Atlantic 4/2020. (www.theatlantic.com)
Populärwissenschaftlich
mit Roberta Brawer: Origins : the Lives and Worlds of Modern Cosmologists, Harvard University Press, 1990
Ancient Light : Our Changing View of the Universe, Harvard University Press, 1991
Great Ideas in Physics : the Conservation of Energy, the Second Law of Thermodynamics, the Theory of Relativity, and Quantum Mechanics, 1992, 3. Auflage, McGraw Hill 2000
The Discoveries : Great Breakthroughs in 20th Century Science, New York: Pantheon Books, 2005
The Accidental Universe, Pantheon Books 2013
Belletristik
Time for the Stars : Astronomy in the 1990s, New York, Viking Press, 1992
Deutsche Übersetzung: Zeit für die Sterne, Knaur 2005
Einstein's Dreams, New York : Pantheon Books, 1993
Deutsche Übersetzung: Und immer wieder die Zeit. Einstein´s Dreams, Knaur 1994
Good Benito, New York : Pantheon Books, 2004
Deutsche Übersetzung: Der Gute Benito, Heyne 1998
The Diagnosis, New York : Pantheon Books, 2000
Deutsche Übersetzung: Die Diagnose, Droemer, Knaur 2001
Reunion, New York : Pantheon Books, 2003
Deutsche Übersetzung: Zeit der Leidenschaft, Droemer Knaur 2004
