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SCIENCE - NEO-EVHEMERISME - DONJONSDRAGONS

Le mécanisme d'Anticythère

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La machine d'Anticythère, appelée également mécanisme d'Anticythère, est considérée comme le premier calculateur analogique antique permettant de calculer des positions astronomiques. C'est un mécanisme de bronze comprenant des dizaines de roues dentées, solidaires et disposées sur plusieurs plans. Il est garni de nombreuses inscriptions grecques.

On connaît de la machine d'Anticythère un unique exemplaire, dont les fragments ont été trouvés en 1901 dans une épave, près des côtes de l'île grecque d'Anticythère, entre Cythère et la Crète. L'épave était celle d’une galère romaine, longue d'une trentaine de mètres, qui a été datée d'avant 87 av. J.-C..

Anticythère
Anticythère

La machine d'Anticythère est le plus vieux mécanisme à engrenages connu. Ses fragments sont conservés au musée national archéologique d'Athènes.

DECOUVERTE

Peu avant Pâques 1900, deux caïques de pêcheurs d'éponge grecs (au scaphandre) de Symi, l'Euterpe et la Calliope, en route vers l'Afrique du Nord, font escale sur la côte nord-est d'Anticythère, devant s'y abriter à cause d'une tempête au large. Le 4 avril 1900, profitant d'une accalmie, l'un des plongeurs, Elias Lykopantis (ou Stadiatis), rentre et raconte qu'il a vu des hommes nus et des chevaux  : il vient de découvrir par hasard l'épave antique gisant par environ 62 mètres de fond. Il en remonte un objet de la cargaison, la main d'une statue en bronze —  elle appartient à la statue dite du Philosophe. Les pêcheurs ne modifient pas leurs plans pour autant, et ce n'est qu'au retour, à l'automne, qu'ils avertissent les autorités grecques —  plutôt que le gouvernement ottoman dont Symi dépend à l'époque  — par patriotisme hellénique. Le gouvernement grec dépêche aussitôt sur place des navires de sa marine de guerre, le 24 novembre 1900. Les opérations de renflouement de l'épave durent jusqu'en septembre 1901, et se soldent par la mort accidentelle d'un pêcheur et la paralysie de deux autres, frappés par le mal des profondeurs. De nombreuses statues et statuettes en bronze et en marbre en sont retirées, dont la plus célèbre est un éphèbe, dit éphèbe d'Anticythère, souvent attribué à Euphranor ou à Lysippe , ainsi que divers objets (instruments chirurgicaux, lyre en bronze, etc.).

On considère que la découverte de la machine à proprement parler date du 17 mai 1902 quand l'archéologue Valerios Stais s'aperçoit qu'un agglomérat rapporté du site recèle des inscriptions et des engrenages incrustés. Un examen révèle qu'il s'agit d'un mécanisme oxydé, dont il reste trois morceaux importants et 82 fragments plus petits.

En 1976, la Calypso est sur place et l'équipe du commandant Cousteau explore l'épave. Elle y découvre 36 pièces d'argent et quelques pièces de bronzes frappées à Éphèse et Pergame, qui ont permis de préciser la date du naufrage et la provenance probable du navire  : en -86, période durant laquelle l'armée romaine reconquiert la Grèce et met la ville de Pergame à sac. Le navire, à destination de Rome, aurait sombré lors d'une tempête. On retrouve également dans l'épave des amphores provenant de Rhodes et de l'île de Kos, qui ont pu être datées de la même époque que les pièces, ainsi que des verreries et de nombreuses sculptures de bronze et pierre, évoquant un butin.

ORIGINE ET DATATION

Faute d'indices plus complets, les premières études avaient estimé l’âge du mécanisme à la date du naufrage du navire, soit 87 av. J.-C.. De nouvelles études l'estiment plus ancien  ; entre la fin du IIIe et la moitié du IIe siècle avant J.C.

L'identité du concepteur est débattue. Il pourrait s'agir de l'un des personnages suivants  :

Archimède de Syracuse (-287 à -212), père de la mécanique statique. Cette hypothèse est aujourd'hui débattue par les archéologues ayant étudié le mécanisme  ;

un disciple d'Archimède, évoqué par Cicéron  ;

Hipparque de Nicée (-190 à -120), car fondateur de la trigonométrie  ;

Posidonios de Rhodes (-135 à -51), selon les indications de son ami Cicéron.

Le lieu de conception pourrait avoir été  :

Rhodes  : l'astronome Hipparque et le savant Posidonios y vivaient, et cette île était un centre intellectuel très important à l'époque, notamment dans le domaine de l'astronomie;

Syracuse  : c'est à Syracuse que vivait Archimède dont des témoignages laissent penser qu'il avait réalisé (ou fait réaliser) au moins deux autres mécanismes de bronze ayant des fonctions comparables.

ETUDES

En 1905, le philologue allemand Albert Rehm  est le premier à comprendre qu'il s'agit d'un calculateur astronomique.

Derek J. de Solla Price, physicien et historien des sciences à l'université Yale, confirma l'hypothèse de Rehm. En utilisant le procédé de désoxydation électrolytique et des radiographies aux rayons X, il étudia le disque et fit apparaître un dispositif extrêmement complexe, comprenant, outre la vingtaine de roues dentées déjà répertoriées, des axes, des tambours, des aiguilles mobiles et trois cadrans gravés d'inscriptions et de signes astronomiques. En 1959, il publia un article préliminaire dans Scientific American, puis consigna les résultats de ses recherches dans Gears From The Greeks: The Antikythera Mechanism, A Calendar Computer from circa 80 BC, en 1973. Selon Price, la machine fonctionnait à l'aide d'une manivelle et permettait de répondre à des questions d'ordre astronomique. Price découvrit en particulier que l'un des mécanismes correspondait à un cycle lunaire ancien utilisé à Babylone.

Par la suite, Allan Bromley  et Michael Wright  firent des études plus approfondies et corrigèrent certaines erreurs de la reconstruction de Price.

Comme il est impossible de démonter le mécanisme fortement corrodé sans l’endommager gravement et que les moyens d'étude classiques (tel que la radiographie) s’avéraient inadaptés, toute nouvelle étude du disque fut bloquée  ; en 2000, l’astronome Mike Edmunds de l’université de Cardiff et le mathématicien Tony Freeth eurent l’idée d’utiliser un scanner à rayons X.

Pour étudier un si petit objet (de quelques centaines de grammes), il faut construire un scanner à rayons X (en fait, un tomographe à la fois de très haute résolution et de 450 kilovolts pour que le faisceau puisse traverser l'objet dans le sens de la longueur), pesant, avec sa console, plus de huit tonnes. L'appareil, construit par X-Tek Systems, s’avère capable de reconstituer et produire des images tridimensionnelles avec une précision de 50 microns.

Pour parachever cette nouvelle expertise scientifique, Edmunds rassembla, à l'automne 2005, une équipe pluri-disciplinaire associant des astronomes, des physiciens, des mathématiciens et des paléographes des trois universités les plus concernées, en impliquant les départements suivants  :

Université de Cardiff, école de physique et d’astronomie (82 personnes)  ;

Université d’Athènes  : section d’astronomie, astrophysique et mécanique, dirigée par le professeur Triberis Georges (responsable  : Pr Xénophon Moussas) (71 personnes);

Université Aristote de Thessalonique  : section d’astrophysique, astronomie et mécanique du département de physique (72 personnes). (responsable  : Pr John Seiradakis).

Pour Xénophon Moussas, directeur du laboratoire d'astrophysique de l'université d'Athènes, qui participe aux investigations en cours sur le disque, la machine est plus complexe que les astrolabes connus jusqu'alors qui ne comportent que quelques engrenages et roues à dents. Avec son équipe, Xénophon Moussas a réussi à déchiffrer 2  000 nouveaux caractères — Price n'en avait déchiffré «  que  » 900 —, y compris sur les disques à l'intérieur de la machine. Ces textes sont à la fois un mode d'emploi de l'appareil et un traité d'astronomie. Quatre cadrans «  au moins  » — et non pas trois — indiquent les positions du Soleil et de la Lune, et un plus petit cadran décrit les phases de la Lune.

Il est désormais certain qu'il s'agissait d'un calculateur analogique qui décrivait les mouvements solaire et lunaire, sans que l'on puisse à proprement parler d'horloge astronomique car le mécanisme était actionné par une manivelle. Elle servait également à prévoir les éclipses et aurait pu aussi servir à prédire les mouvements de certaines planètes.

D’autre part, la forme des caractères, comparée à celles d'autres inscriptions de la même époque, conduit les experts à dater la pièce de la fin du IIe  siècle avant notre ère.

LE MECANISME

Le mécanisme occupe le volume d'un boîtier haut de 210 mm, large de 160 mm et épais de 50 mm.

Fabriqué en bronze, le mécanisme est constitué d'une trentaine de roues dentées qui ont été identifiées (il a pu en comprendre d'autres), probablement actionnées par une manivelle. Son fonctionnement, basé sur une modélisation mathématique de la course des astres, repose sur la rotation d'engrenages de tailles différentes entraînant des aiguilles indiquant la position des astres à un moment donné. Selon Freeth, une clé ou une manivelle (manquante) sert à actionner la roue principale qui entraîne l'ensemble des engrenages et les aiguilles nécessaires à la lecture des indications. La face avant possède un cadran circulaire à 365 positions (représentant les 365 jours du calendrier égyptien) et deux cadrans (indiquant les positions de la Lune et du Soleil par rapport au Zodiaque). La face arrière comporte deux cadrans en spirale représentant deux calendriers astronomiques utilisés pour prédire des éclipses de la Lune et du Soleil  : un cadran à 235 positions (correspondant au cycle de Méton de 19 ans, soit 235 lunaisons), et un cadran à 223 positions (correspondant au saros, cycle d’un peu plus de 18 ans, exactement 223 lunaisons ou 6585 jours 1/3).

Les nombres qui interviennent dans les engrenages sont principalement  :

365 : nombre de jours du calendrier égyptien

19 : nombre d'années du cycle de Méton

235 : nombre de lunaisons du cycle de Méton

239 : nombre de mois anomalistiques dans un saros

223 : nombre de lunaisons dans un saros

127 : (235 + 19)/2

53 : (2*127*223 - 235*239)/9. Ce nombre intervient dans le taux annuel de rotation de l’orbite elliptique de la Lune

On tourne la clé ou la manivelle pour régler le mois et l'année sur le cycle métonique, le calendrier égyptien placé sur l'autre face permettant de régler le jour.

Pour prédire une éclipse, on fait tourner la manivelle jusqu'à ce que l'aiguille du cadran du Saros tombe sur une inscription correspondant à une éclipse. Le cadran métonique indique alors le mois et l'année de cette éclipse. Pour calculer le jour précis de l'éclipse, on se reporte sur la face avant et on tourne la manivelle pour mettre les aiguilles indiquant les positions de la Lune et du Soleil en phase (position de la nouvelle lune pour une éclipse solaire) ou en opposition de phase (position de la pleine lune pour une éclipse lunaire), l'aiguille du calendrier égyptien indiquant le jour précis de l'éclipse. Cette méthode est relativement fiable pour les éclipses lunaires, visibles de toute la Terre, mais seulement probable pour les éclipses solaires, celles-ci n'étant visibles que sur une étroite bande de la Terre. D'autres cadrans donnent des informations complémentaires, telles que la date des divers jeux antiques. La machine peut aussi donner l'heure de l'éclipse et prédire sa couleur (la Lune prend une couleur rouge lors de certaines éclipses). Elle est considérée comme le plus bel exemple mécanique des mathématiques de la Grèce antique.

PROBLEMATIQUES

Les grecs de cette époque ne disposaient pas des connaissances en mathématiques, mécanique ou en astronomie nécessaires à la réalisation de cette machine et aucun autre mécanisme d'une telle complexité datant de cette époque n'a jamais été découvert même si il pourrait en avoir existé deux autres de ce type.

Les connaissances en mathématiques et en astronomie nécessaires ne seront connues qu'a partir du premier quart du XVIIème siècle.

Selon nos connaissances actuelles, les grecs ne disposaient pas des moyens nécessaires pour créer des rouages d'une telle finesse, il faudra attendre le XIXème siècle pour obtenir une telle précision. De plus le mécanisme prend en compte les orbites elliptiques (ex  : orbite lunaire) grâce à un ingénieux système permettant de faire varier la vitesse relative des engrenages.

Si les grecs ont bel et bien conçu cette machine, alors ils disposaient de connaissances et de moyens bien plus avancés que ceux que nous leur attribuons aujourd'hui, cependant, nous n'en avons aucune trace. Selon certains ce mécanisme n'aurait pas été créé par l'homme, car celui-ci ne disposait pas des connaissances nécessaires à sa réalisation.

Images

Cartes

Bibliographie