Une ancienne machine grecque réécrivant l’histoire de la technologie
Un morceau de bronze corrodé apparemment sans prétention a confondu les enquêteurs pendant plus d’un siècle, depuis qu’il s’est avéré contenir des roues dentées de précision qui n’auraient tout simplement pas dû exister dans le monde grec ancien. Une nouvelle étude, utilisant des techniques de pointe, a maintenant révélé ce que cette machine pouvait faire, et comment elle le faisait, comme l’explique Tony Freeth.
Au printemps 1900, un groupe de plongeurs éponges se met à l’abri d’une violente tempête méditerranéenne. Lorsque la tempête s’est calmée, ils ont plongé à la recherche d’éponges dans les eaux locales près de la petite île d’Anticythère, entre la Crète et la Grèce continentale. Par hasard, ils ont trouvé une épave pleine de trésors grecs anciens, déclenchant la première grande opération d’archéologie sous-marine de l’histoire. Supervisés par une canonnière de la marine grecque pour dissuader les pillards, au début de 1901, les plongeurs avaient commencé à récupérer une merveilleuse gamme de biens grecs anciens – de belles sculptures en bronze, de superbes verreries, des bijoux, des amphores, des accessoires de meubles et de la vaisselle.
Ils ont également trouvé une masse non distinguée, de la taille d’un grand dictionnaire, qui a probablement été récupérée parce qu’elle avait l’air verte, suggérant du bronze. Ce n’était pas considéré comme quelque chose de remarquable à l’époque. Maintenant, cependant, il est reconnu comme l’objet de loin le plus important de la haute technologie jamais récupéré du monde antique: une ancienne machine à calculer astronomique grecque, connue sous le nom de Mécanisme d’Anticythère.
Des mois après sa récupération, l’objet s’est séparé, révélant de minuscules roues dentées à l’intérieur, de la taille de pièces de monnaie. C’était une découverte étonnante: personne n’avait même pensé que de telles roues dentées de précision pouvaient exister dans la Grèce antique. Aujourd’hui, seul un tiers du mécanisme d’origine survit, divisé en 82 fragments – désignés par les lettres A-G et les chiffres 1 à 75. C’est un casse-tête diabolique en 3D, tous mélangés, avec des composants incomplets et gravement corrodés. Au fil des ans, divers chercheurs ont cherché à utiliser ces éléments fragmentaires pour en déduire le but de la machine. La dernière à relever ce défi est une équipe multidisciplinaire de scientifiques, dont je fais partie : l’équipe de recherche d’Anticythera de l’University College London (UCL). L’équipe a été créée lorsque la spécialiste en imagerie Lindsay MacDonald et le scientifique des matériaux Adam Wojcik m’ont invité à rejoindre l’UCL. Nous avons élargi notre expertise en faisant équipe avec Myrto Georgakopoulou, archéométallurgiste, ainsi que deux doctorants, l’horloger David Higgon et le physicien Aris Dacanalis. Nos deux étudiants ont apporté des contributions essentielles à notre recherche. Nous avons utilisé de nouvelles idées et un examen attentif de toutes les données pour remettre en question les recherches précédentes et créer le premier modèle qui satisfait toutes les preuves.
Une machine à calculer astronomique
Dès le début, le mécanisme a suscité une controverse, avec des arguments féroces pour savoir s’il s’agissait d’un astrolabe pour suivre les étoiles ou d’un appareil de navigation. Les deux se sont avérés erronés, mais découvrir les secrets de la machine serait une histoire policière longue et difficile, parsemée d’erreurs majeures ainsi que de progrès surprenants.
La première véritable illumination est venue d’un philologue allemand, Albert Rehm, à partir de 1905. Quelques idées extraordinaires sont enfouies dans ses notes de recherche inédites. Rehm a lu des inscriptions sur le Mécanisme concernant les montées et les réglages des étoiles vues de la Terre, et il a également trouvé des cycles astronomiques clés – des cycles de 19 et 76 ans de la Lune et un cycle d’éclipse de 223 mois. Rehm a également fait la suggestion radicale que l’appareil était une machine à calculer astronomique. Il a eu l’idée révolutionnaire qu’il contenait des engrenages épicycloïdaux – c’est–à-dire des engrenages montés sur d’autres engrenages – un niveau de sophistication apparemment incroyable pour la Grèce antique. En outre, Rehm a proposé que les cinq planètes connues dans le monde antique (Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne) soient affichées dans un système d’anneaux à l’avant du Mécanisme. Il n’avait tout simplement pas assez de preuves pour donner un sens cohérent à ses intuitions, et la compréhension de Rehm de la structure mécanique interne était entièrement fausse. Plus d’un siècle plus tard, cependant, ses idées étonnantes sont au cœur du nouveau modèle de machine créé par l’équipe de recherche d’Anticythère de l’UCL.
Recherches scientifiques
Cinquante ans après Rehm et sa lutte contre des données insuffisantes, un physicien britannique, Derek de Solla Price, a entamé une odyssée de recherche de 20 ans qui a abouti à un article célèbre Engrenages des Grecs (1974). Il a compris que pour comprendre le mécanisme, il y avait un besoin urgent de nouvelles données pour le guider à travers les preuves fragmentaires et confuses.
Une grande partie des progrès de Price était basée sur des rayons X des fragments du Mécanisme, rassemblés et analysés par Charalambos et Emily Karakalos. Ceux-ci ont permis d’identifier 30 engrenages survivants: 27 dans le fragment A et un dans chacun des fragments B, C et D. Presque aucun des engrenages n’était complet, ils devaient donc estimer le nombre important de dents sur chacun – essentiel pour comprendre le fonctionnement d’une machine à calculer à engrenages. À partir de ces rayons X, Price a fait une découverte cruciale que le cycle de 19 ans de la Lune, identifié par Rehm dans les inscriptions sur le Mécanisme, pouvait être calculé en utilisant son engrenage.
Bien que Price ait fait de grands progrès, il s’est également trompé et n’a fait que des suggestions non résolues sur les planètes. À la mort de Price en 1983, le défi a été relevé par Michael Wright, conservateur en génie mécanique au Science Museum de Londres, qui avait une vaste expérience de l’étude des dispositifs à engrenages. Alors que Price avait découvert le fonctionnement d’une partie du système Soleil–Lune, c’est Wright qui a entrepris de reconstruire l’engrenage et un affichage pour les planètes.
Ici, il est utile de faire une pause et d’examiner comment les anciens Grecs percevaient le Cosmos. Leur vision était (presque) entièrement centrée sur la Terre et dominée par la croyance erronée que le Soleil, la Lune et les planètes se déplaçaient toutes autour de la Terre, sur fond d ‘ »étoiles fixes ». Vues de la Terre, les planètes semblent se déplacer sur le fond des étoiles de manière déroutante. Cela se reflète même dans l’origine grecque antique du mot moderne « planète’: planétai, ce qui signifie « errant ». Vénus, par exemple, est parfois en avance sur le Soleil et parfois en retard lorsqu’elle est vue de la Terre. La plupart du temps, elle semble se déplacer vers l’ouest dans le ciel, dans la même direction que le Soleil, mais parfois Vénus restera immobile contre les étoiles à un point stationnaire, avant de faire une boucle vers l’est et d’atteindre un autre point stationnaire, puis de reprendre son mouvement vers l’ouest une fois de plus. Ce cycle synodique – c’est–à-dire son cycle par rapport au Soleil – se répète encore et encore. Des mouvements similaires sont partagés par toutes les planètes, créant un problème central pour les astronomes anciens. C’est le fait de ne pas comprendre que les planètes se déplacent autour du soleil qui a rendu les mouvements planétaires si inexplicables.
Au 1er millénaire avant notre ère, les Babyloniens ont découvert ce que l’on appelle les « relations de période » pour les planètes, qui assimilaient un nombre entier de cycles synodiques à un nombre entier d’années. Dans le cas de Vénus, par exemple, ils ont trouvé la relation de période selon laquelle la planète traverse cinq cycles synodiques en huit ans. Ils pourraient alors utiliser ces relations de période pour prédire les positions futures des planètes dans le ciel. Les anciens Grecs s’en sont inspirés en proposant des théories géométriques pour expliquer les mouvements planétaires. Ces théories étaient idéales pour mécaniser les mouvements variables des planètes dans une machine à calculer à engrenages. C’était une idée révolutionnaire: grâce à la machine, les résultats des anciennes théories astronomiques grecques pouvaient être calculés d’un simple tour de poignée.
L’équipe de l’UCL s’est penchée sur le travail pionnier de Wright. Il a trouvé des traces de roulements et d’autres structures sur la roue motrice principale. Cet engrenage à quatre rayons est proéminent à l’avant du fragment A. Il est tourné par la poignée d’entrée et tourne une fois par an, mettant ainsi en mouvement tous les autres engrenages. Wright a jugé qu’il devait y avoir un vaste système d’engrenage épicycloïdal, monté sur la roue motrice principale. Sur la base de ces preuves, il a proposé que l’un des objectifs principaux de la machine était de calculer les positions des planètes, qui étaient affichées à l’avant de la machine. Inspiré par les horloges astronomiques du Moyen Âge, Wright a également introduit des dispositifs connus sous le nom de mécanismes « suiveurs à broches et à fentes » dans sa reconstruction du mécanisme d’Anticythère. Lorsqu’ils sont utilisés à côté des engrenages, ces dispositifs pourraient être utilisés pour imiter les boucles arrière des planètes. Avec beaucoup d’ingéniosité, il a réussi à construire un planétarium pour le Mécanisme, qui a suivi la date, le Soleil, la Lune et cinq planètes. Il pensait que les sorties étaient présentées comme un système de pointeurs à l’avant de la machine pour indiquer leurs positions dans le Zodiaque. La publication de ses résultats en 2002 a marqué un tournant dans la recherche sur Anticythère, même si de multiples défis à son modèle allaient suivre par la suite.
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