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Sciences antiques
Découvertes récentes concernant les sciences de l'antiquité
Les secrets de la machine d'Anticythère
Nouvelle étude de l'Atlas Farnese
Le "rayon de la mort" d'Archimède
Le point sur l'histoire des sciences
Les secrets de la machine d’Anticythère
Ce joyau de la technologie antique du Ier siècle av. JC, en avance de 13 siècles sur l’histoire des sciences et techniques, qui suscite depuis un demi-siècle la curiosité des savants, a fait l’objet de nouvelles études.
Ci-contre : la partie la plus importante qui subsiste du mécanisme (Musée National Archéologique, Athènes)
Découverte et premières recherches
La machine ou le mécanisme d’Anticythère fait partie d’un ensemble d’objets découverts en 1900 par des pêcheurs d’éponges au large des côtes du Péloponnèse. Il s’agissait de la cargaison d’un navire antique et à l’époque, on s’intéressa surtout à d’autres aspects de la découverte, comme la statue de bronze appelée l’Éphèbe d’Anticythère qui figure en bonne place au Musée Archéologique National d’Athènes. Quant à cet ensemble de roues dentées couvertes de corrosion et reliées par un boîtier de bois, on le classa dans les réserves sans y accorder grand intérêt. Une première étude crut reconnaître dans le mécanisme un astrolabe. Mais à partir de 1959, l’étude poussée du physicien et historien des sciences Derek de Solla Price, s’appuyant sur une technique de restauration nouvelle à l’époque (la désoxydation électrolytique) révéla qu’il s’agissait d’un objet bien plus perfectionné : ce serait plutôt un dispositif permettant de calculer la position de certaines planètes à un moment choisi de l’année. Comme machine capable de restituer des données transformées après entrée d'autres données, l’objet, daté d’abord vers 87 av. JC, est même considéré comme le premier ordinateur de l’histoire.
Les conclusions de Solla Price ont été revues et corrigées, mais son œuvre mérite d’être saluée. Pour les détails de ses recherches, on peut consulter en français le site hlmac.free.fr/old_computer
Michael Wright, chercheur britannique, s’attache à reconstruire le mécanisme depuis les années 1990 ; il a pensé qu’il donnait les mouvements d’au moins cinq planètes (Vénus, Mercure, Jupiter, Mars, Saturne).
Nouvelles études
Désormais, une nouvelle étude est entreprise depuis l’automne 2005, regroupant de nombreux savants grecs et britanniques. Les sociétés X-Tek Systems et Hewlett-Packard ont réuni leurs moyens et leur technologie. Un tomographe (machine à rayons X) de 8 tonnes conçu pour l’occasion, surnommé Blade Runner, a examiné les quelques 80 fragments appartenant à la machine et révélé les parties qui se trouvent à l’intérieur. Les résultats commencent à être connus depuis juin 2006. On a ainsi vu apparaître de nouvelles inscriptions très fines, n’ayant pas plus d’un millimètre d’épaisseur (plus de mille caractères étaient déjà connus, la même quantité a été retrouvée et est en voie de déchiffrement) qui semblent être des signes astronomiques, un mode d’emploi, et un traité d’astronomie. Le mécanisme, une sorte de boîtier de 21 X 16 X 9 cm, était actionné par une manivelle qui mettait en branle 32 roues dentées ; il permettait de calculer les déplacements de la lune, du soleil, et peut-être d’autres phénomènes astronomiques, ainsi que les phases de la lune, à l’aide d’aiguilles et de cadrans (Solla Price en avait identifié 3, on a pu en découvrir un quatrième).
Ci-contre : Reconstitution du mécanisme (Musée National Archéologique, Athènes)
Si la complexité de l’objet se laisse peu à peu appréhender, de nombreuses questions restent en suspens concernant sa place dans l’histoire des sciences : un tel objet est sans parallèle connu ou approchant, de plus les anciens Grecs ont la réputation de s’être peu intéressés aux aspects pratiques de leurs découvertes théoriques. Faut-il revoir complètement notre vision de l’histoire des techniques à cette époque ? S’agit-il d’un objet s’inscrivant dans une série, ou d’une réalisation isolée d’un bricoleur de génie doté d’une solide culture scientifique ? La seule référence dont on puisse le rapprocher est le témoignage de Cicéron, présent à Rhodes en 79/8 av. JC, qui évoque les travaux de son maître Posidonios de Rhodes, et mentionne un mécanisme fabriqué par le stoïcien Posidonios d’Apamée qui aurait quelques analogies avec celui-ci, dans la tradition du planétarium d’Archimède. Une autre question : le mécanisme est-il basé sur un système héliocentrique ?
Le texte de Cicéron
Si l'on transportait en Scythie ou en Bretagne cette sphère qu'a construite naguère mon ami Posidonius et qui, dans ses révolutions successives, montre le soleil, la lune et les cinq planètes tournant, comme ces astres le font dans le ciel, jours après jours, nuits après nuits, lequel parmi les habitants de ces pays barbares hésiterait à considérer cette sphère comme un parfait exemple de ce que peut le calcul ? (Cicéron, De Natura Deorum, II, XVIII)
Finalement, Mike Edmunds et Tony Freeth (université de Cardiff) ont publié les premiers résultats des nouvelles recherches dans la revue Nature du 30 novembre 2006, tandis qu’un colloque se tenait à Athènes les 30 novembre et 01 décembre 2006.
Les nouveaux acquis des dernières recherches :
La reconstitution de l’objet
- l’objet lui-même a été complété grâce à de minuscules fragments retrouvés dans le musée ;
- le relevé des inscriptions est en cours, et permet la datation entre 140 et 100 av. JC : il semblerait que les textes donnent un mode d’emploi du mécanisme.
L’utilisation du mécanisme semble avoir été multiple :
- c’est une sorte de calendrier permettant de prédire les éclipses de la lune et du soleil (sur la base du système de calcul des Babyloniens) ;
- il permet aussi de calculer leurs orbites ;
- il rend compte également du déplacement des planètes dans le Zodiaque et peut-être, si on se base sur les inscriptions, de la rétrocession de certaines d’entre elles (mais la partie du mécanisme faisant cette opération est perdue) ;
- c’est de plus une machine montrant les différentes phases de la lune et capable de reproduire les irrégularités de son orbite grâce à un engrenage de deux petites roues dont l’une est placée au-dessus de l’autre, mais légèrement décentrée ; ce décalage permet des accélérations et ralentissements du mouvement qui imitent les variations de celui de la lune. Cette dernière particularité permet de rattacher l’objet à l’école d’Hipparque qui a décrit ce phénomène au IIe siècle av. en l’expliquant par la forme elliptique de cette orbite. Hipparque vivait à Rhodes, d’où provenait probablement le navire qui a fait naufrage à Anticythère, d’après d’autres éléments de sa cargaison.
Le déchiffrement des inscriptions
Il se produit extrêmement lentement : pour analyser une seule lettre, la machine peut mettre entre deux heures et cinq jours, et les spécialistes doivent par la suite se mettre d'accord sur le sens des mots. 2200 caractères ont été repérés. Peu à peu de nouveaux termes apparaissent :
- les noms de certaines planètes (Aphrodite/Vénus et Hermès/Mercure) sont apparus.
- la lecture du mot "Hispania" a été annoncée au public (18 juin 2007) ; cette occurrence du mot en grec serait la plus ancienne, car les Grecs appelaient en général l'Espagne "Hesperia" ; jusque-là, le plus ancien emploi connu en grec du mot "Hispania" remontait à Strabon (64 av-24 ap. JC).
Dernières découvertes : juillet 2008
D'après un article du magazine scientifique Nature (n°454, pages 614-617, 31 Juillet 2008) la partie arrière du mécanisme comporte en outre un calendrier établi selon le cycle "métonique" (qui comprend 19 années), un disque de Saros permettant de prédire des éclipses, un calendrier donnant la succession des jeux panhelléniques, sur la base du cycle olympique (y figurent les jeux olympiques, pythiques, néméens et isthmiques, plus les Naia de Dodone et une autre compétition dont le nom n'a pas été déchiffré). La grande surprise provient du calendrier métonique qui donne des noms de mois usités à Corinthe et dans ses colonies. Ceci conduit à situer l'origine du mécanisme dans les colonies corinthiennes d'occident (Corinthe elle-même étant détruite à l'époque de fabrication du mécanisme, de même que ses colonies d'Epire) ; l'hypothèse de Syracuse et de la tradition archimédéenne l'emporterait désormais sur une localisation à Rhodes (voir ci-dessus l'utilisation du mécanisme).
Une nouvelle date est proposée en juillet 2009) plus ancienne pour le mécanisme, étant donné que les Naia de Dodone ne sont plus célébrées au Ier siècle avant. Voir l'article de Jo Merchant et une belle animation à propos du mécanisme.
Dernières découvertes : avril 2011
Le mécanisme rendrait compte aussi de l'orbite elliptique de la terre.
http://www.wired.com/wiredscience/2011/04/antikythera-mechanism/
Publication des résultats
Voir le site officiel du projet (en anglais) : www.antikythera-mechanism.gr
Une nouvelle étude de l’Atlas Farnese
Cette statue d’Atlas supportant la voûte céleste (un globe de 65 cm de diamètre), conservée au Musée Archéologique de Naples, avait de longue date attiré l’attention des savants, car il s’agit de l’un des trois globes célestes qui nous sont restés de l’antiquité gréco-romaine. 41 des 48 constellations connues dans le monde antique y figurent en relief sous la forme qu’on leur attribue traditionnellement (le Bélier, le Verseau, etc.), de même que l’équateur, les tropiques et les méridiens célestes. On se doutait que la statue, datée du milieu du IIe siècle ap. JC était une copie romaine d’une œuvre grecque plus ancienne. L’astronome Bradley Schaefer, de Louisiana State University, de passage par hasard au musée de Naples, fut frappé à la fois par l’exactitude de la disposition des constellations (qui suppose le recours à un catalogue constitué) et par ses particularités. En étudiant très précisément l’emplacement des constellations par rapport au solstice et à d’autres phénomènes, il en a conclu que le globe de l’Atlas Farnese représente l’état du ciel à une date située aux environs de 125 av. JC. , avec une marge d’incertitude de 55 ans. Cette datation exclut une correspondance avec l’œuvre de Claudius Ptolémée (IIe ap.). Le modèle ne peut pas non plus remonter à des dates plus anciennes de l’histoire de l’astronomie comme celles d’Eudoxe (mil IVe av.) ou Aratos (milieu IIIe).
Cela a permis à Bradley Schaefer de mettre l’œuvre en relation avec les travaux d’Hipparque, célèbre astronome actif entre 160 et 120 av. JC, qui fut le premier à réaliser un catalogue des étoiles connues de son temps, et à observer le phénomène de la précession des équinoxes, mais dont on a perdu toutes les œuvres, sauf les fragments d’un Commentaire. Une confirmation est apportée par la correspondance entre la position de certaines constellations (le Chariot, le Centaure, le Dragon) avec les descriptions du commentaire d’Hipparque. L’œuvre acquiert ainsi, outre sa valeur artistique propre, le statut d’un témoignage scientifique lié à la personnalité d’un des plus grands savants de l’antiquité.
Le palimpseste d'Archimède
Histoire du manuscrit
Le manuscrit que l’on appelle actuellement "palimpseste d’Archimède" a été copié sur un parchemin (fabriqué à partir d’une peau de chèvre) au Xe siècle.
Il connaît son premier avatar au XIIe siècle : les doubles pages du manuscrit sont détachées et pliées en quatre pour former un livre aux pages deux fois plus petites, le texte d’Archimède est lavé et gratté et le parchemin réutilisé pour devenir un livre de prières. Précisons d’ailleurs que le livre de prières utilise des feuilles prises à d’autres parchemins (5 pages de l’œuvre d’Hypéride sont ainsi apparues). On ignore où le livre a été fabriqué, il s’agissait probablement d’un grand centre culturel (Constantinople ?, Thessalonique ? Palerme ?) mais on sait qu’il sera utilisé pendant plusieurs siècles dans le monastère orthodoxe de Mar Saba en Judée.
Au cours du XIXe siècle, plusieurs des livres conservés dans la région sont rassemblés dans la bibliothèque du patriarcat de Jérusalem, puis déplacés dans celle du patriarcat de Constantinople. C’est là qu’un collectionneur nommé Constantine von Tischendorf signale en 1846 avoir vu « un palimpseste traitant de mathématiques ».
En 1907, le philologue Danois Johan Heiberg, qui a déjà édité les œuvres connues du savant gec, apprend l’existence d’un manuscrit où figure un texte scientifique grec dans une bibliothèque d’Istanbul. Il vient l’étudier et constate la présence des textes d’Archimède qui se devinent sous le texte plus récent. Malheureusement, il n’obtient pas l’autorisation d’exporter le document. Il fait photographier les pages et recopie le texte avec peine en s’aidant d’une loupe, mais sans reprendre les nombreux croquis explicatifs accompagnant le texte.
Heiberg avait le projet de retourner étudier le manuscrit en 1914, mais la première guerre mondiale en a décidé autrement. Ensuite on perd la trace du manuscrit, sans doute volé.
Cependant en 1983 un savant britannique, Nigel Wilson, découvre qu’une page isolée du précieux ouvrage est conservé à la bibliothèque universitaire de Cambridge, dans un lot de documents provenant de la succession de von Tischendorf (qui a dû avoir l’indélicatesse d’arracher une page à l’insu des bibliothécaires de Constantinople…)
Coup de théâtre en 1998 : une famille française met en vente aux enchères chez Christie’s un parchemin médiéval acheté vers 1930 à un bouquiniste d’Istanbul ; le commissaire-priseur, Felix de Marez-Oyens, identifie le palimpseste d’Archimède, qui a subi une nouvelle mésaventure : un faussaire y a peint des enluminures pseudo-médiévales pour lui donner plus de valeur, masquant une partie du texte… Finalement l’enchère est remportée, pour 2 millions de dollars, par un milliardaire américain qui tient à rester anonyme, mais qui l’a prêté gracieusement à William Noel, du musée d’art Walters de Baltimore, où il est à l’étude depuis plusieurs années.
La résurrection de l'oeuvre
Le manuscrit est arrivé dans un piètre état : il a subi des brûlures, des entailles pour le vieillir artificiellement, de la colle appliquée sur la tranche cache une partie du texte (rappelons que le parchemin initial ayant été plié en deux, le texte d’Archimède est écrit perpendiculairement au texte postérieur, et donc certaines lignes se trouvent cachées par la reliure), il est taché par des gouttes de cire et des moisissures, et parfois troué. Il a donc fallu un gros travail de nettoyage et de restauration, et finalement il livre progressivement ses secrets. La lisibilité du texte sous-jacent a été rendue plus nette en rendant le parchemin luminescent à l’aide d’une lumière ultraviolette. Pour les parties recouvertes par le faussaire, on dut faire appel à une autre technique : le fer présent dans des composants de l’encre utilisée au Xe siècle a été rendu fluorescent par un rayonnement synchrotron. Ces techniques ont l’avantage de ne pas détruire le support, mais demandent du temps : plus de 12 heures par page.
Des passages entiers sont enfin révélés, avec les schémas qui les accompagnent. Le travail de déchiffrement doit durer jusqu'en 2007.
Que contient le manuscrit ?
Ce manuscrit, 174 pages en tout, est d’une importance capitale, car la version du texte est de bonne qualité, et c’est le seul exemplaire connu de certains traités importants. Voici les traités qu’il comporte :
De l’équilibre des figures planes
Des Spirales
De la mesure du cercle
De la Sphère et du Cylindre
Des corps flottants : seul exemplaire connu en langue grecque (on avait jusque-là une traduction latine)
La Méthode des théorèmes mécaniques : dans cette œuvre, Archimède donne non seulement le résultat de ses recherches, mais, fait unique dans l’histoire de la science antique, explique par quel cheminement intellectuel il est parvenu à la solution des problèmes. Le palimpseste est la seule copie de ce traité.
Le Stomachion : le palimpseste est la seule copie connue de ce traité en grec (connu par une version arabe). Le palimpseste ne comporte que le début du traité, qui décrit une sorte de jeu de puzzle comportant 14 pièces aux formes géométriques variées. On s’est longtemps demandé pourquoi le grand Archimède s’était intéressé à un jeu. Grâce au déchiffrement définitif en 2003 de l’extrait présent sur le palimpseste, on pense que le traité serait un essai sur les analyses combinatoires.
Le palimpseste contient aussi des extraits d'autres auteurs comme un commentaire philosophique d'Alexandre d'Aphrodisias sur Aristote, et des extraits d'Hypéride.
Le texte a été publié et traduit en français :
William Noel, Reviel Netz, Le codex d'Archimède, les secrets du manuscrit le plus célèbre de la science, éd. Lattès, septembre 2008
Liens (en anglais)
Le site « officiel » du palimpseste voir le site www.archimedespalimpsest.org/
Le site consacré par Chris Rorres à Archimède : www.mcs.drexel.edu/~crorres/Archimedes/contents.html
Le rayon de la mort d'Archimède : c'est possible !
Une légende tardive, attestée notamment par Jean Zonaras au XIIe siècle, veut qu'Archimède ait incendié des vaisseaux romains assiégeant Syracuse à l'aide de miroirs captant la lumière solaire. Plusieurs expériences ont été faites pour vérifier la possibilité d'un tel événement. En octobre 2005, l'émission MythBusters de la chaîne américaine Discorey Channel parvenait à un résultat mitigé. Finalement, le professeur David Wallace, du MIT, réussissait l'expérience avec ses étudiants, non sans mal.
Voir le compte-rendu de l'expérience, en anglais (haut débit recommandé)
Le point sur l'histoire des sciences
La Cité des Sciences et de l'Industrie a proposé en octobre un cycle de trois conférences sur "les nombres extraordinaires", que l'on peut réécouter : le nombre π est-il simple ou compliqué, par Jean-Paul Delahaye, le fabuleux destin de racine carrée de 2, par Benoît Rittaud, les merveilles du nombre d'or, par Pierre Arnoux.
Une démonstration pédagogique du théorème de Pythagore : voir la vidéo sur canal-educatif.fr.
A voir dans la presse
Pour la Science, n° 350, décembre 2006
Bradley Schaefer, "L'origine des constellations"
La première description des constellations dans la civilisation grecque remonterait au Traité des phénomènes, du mathématicien Eudoxe (vers le milieu du IVe av.), oeuvre perdue dont s'inspirent les auteurs des époques suivantes, en particulier Aratos, auteur du poème les Phénomènes, au IIIe siècle. Or une étude de cette oeuvre conduit à considérer que la source s'appuie sur des données recueillies par un ou plusieurs observateurs assyriens, qui avaient dressé un inventaire à peu près complet des constellations peu avant le XIe siècle av. JC. Les Grecs ont ensuite introduit dans le modèle importé d'Orient certaines de leurs figures mythologiques. Au IIe av., Hipparque dressa un nouveau catalogue des étoiles à partir de ses propres observations et initia une étude plus scientifique de la voûte céleste.
Les Génies de la science, n° 25, nov 2005-fév 2006
Aristote, père de toutes les sciences : le grand retour sur le devant de la scène philosophique et scientifique de celui qui initia une approche multilatérale du savoir.
Histoire antique, n°22, novembre-décembre 2005
Dossier : l'astronomie antique
Les Génies de la science, n° 21, novembre 2004-février 2005
Les Géomètres de la Grèce antique.