1. Les cartographes de la Grèce antique

Pêcheurs à l’éponge s’amusant, Kalymnos, mer Égée, 1950 : Lien

Lorsqu’Elias Lykopantis plonge à la recherche d’éponges face à l’île d’Anticythère au printemps 1900, il ne se doute pas que c’est son jour de chance. Il revêt son scaphandre lourd lesté aux pieds et descend par 45 mètres pour envoyer rapidement un signal de remontée. Il évoque dans son récit des statues d’hommes et de chevaux, des amphores, une épave antique. Le groupe de pêcheurs prélève parmi les objets remarquables la main d’une statue en bronze. Puis les deux bateaux de la flotille qui n’étaient là que de passage, retenus par une tempête, poursuivent leur route vers l’actuelle Libye. Prévenues à leur retour en novembre, les autorités grecques vont alors entreprendre des séries de fouilles.

Parmi les trésors sont découverts les restes d’un mécanisme fait d’engrenages de bronze corrodés par le séjour marin. Le mécanisme d’Anticythère est découvert lors de la campagne de 1902. L’archéologue Valérios Stàis identifie immédiatement sur certaines roues des lettres grecques gravées. Les recherches sur ce mécanisme durent encore 100 ans après la découverte. La machine est retrouvée en 80 pièces environ. Reconstituée, elle montre un système composé d’une trentaine de rouages qui permettent le calcul des calendriers. Des aiguilles se meuvent à l’aide du mouvement d’une manivelle. Elles mettent en relation les jours de l’année, les phases de la lune, les passages des planètes, les dates des jeux panhelléniques. Ces éléments peuvent être lus sur plusieurs cadrans gravés d’inscriptions.

Le navire était une galère romaine et le naufrage aurait eu lieu vers de 87 avant notre ère. Le physicien et historien de l’astronomie antique grecque James Evans pense que la date de construction du mécanisme pourrait être daté de 200 avant notre ère. La mécanique peut être considérée comme un modèle du mouvement des astres tel que les anciens les comprenaient à l’aide de la sphéropée. Elle préfigure l’horloge astronomique du XIIIème siècle, le planétaire du XIVème. Le modèle astronomique retenu est géocentrique. La reconstitution de l’engin fait avancer de manière inattendue nos connaissances sur l’histoire de l’astronomie, des mathématiques, de la mécanique de précision et de l’horlogerie.

  • La machine d’Anticythère, Evans, 2018 : Lien
La fabuleuse Machine d’Anticythère, 2015, 7:51 : Lien

1.1 Sphéropée, la mécanique des astres

La sphéropée peut être considérée comme la science de la construction des planétaires, modèles réduits du mouvement des astres. Autolycos de Pitane (360 – 290 av. J.-C.) se lance dans la construction de tels mécanismes destinés à enseigner et comprendre l’astronomie, expliquer les apparitions et disparitions du soleil et de la lune, les levers héliaques et la précession. Il est suivi par Archimède (287 – 212 av. J.-C.) calculateur du nombre pi, l’un des fondateurs de la mécanique. Parmi les ouvrages d’Archimède, Sphéropée traite des mécanismes qui imitent le mouvement circulaire des astres.

Les modèles réduits de la mécanique céleste construits à cette époque prennent plusieurs formes. Une sphère solide mobile autour de son axe peut être posée sur un support plan et figurer la terre. Les constellations et planètes tournent autours pour reconstituer les mouvement et créer ainsi un planétaire géocentrique. La machine d’Anticythère entre dans cette catégorie de mécanisme en bronze dont la date de construction serait voisine de 200 avant notre ère.

  • De la source à l’objet : le planétaire d’Archimède, Garambois-Vasquez, 2010 : Lien
  • Machine d’Anticythère : Lien
  • Autolycos de Pitane, La sphère en mouvement, Levers et couchers héliaques. Aujac, 1982 : Lien
  • La sphéropée, ou la mécanique au service de la découverte du monde, Aujac, 1970 : Lien
  • Sphérique et sphéropée en Grèce ancienne, Aujac, 1976 : Lien

1.2 Contexte historique

Reprenons le fil chronologique sur ces terres grecques antiques où l’on aime la politique, les arts et la navigation. Pour les archéologues, l’approvisionnement en obsidienne de l’île volcanique de Mélos est une indication de déplacements maritimes plus anciens, datés de quelque 11 000 ans avant notre ère, signe des débuts de la navigation pour les chasseurs cueilleurs de cette région. L’agriculture apparait vers 6300 en Mer Égée.

Reconstitution du site de Dimini, proche de la mer au moment de son occupation, néolithique de 5000 à 3200 environ : Lien
Fresque de la procession nautique de Santorin, détail d’un voilier, vers 1600 av. J.-C. : Lien

Suite à l’effondrement des civilisations mycéniennes, cycladiques et minoennes en Grèce, mer Égée et Crète (1650 à 1100 avant notre ère), vient l’époque dite des âges obscurs (XIIe au VIIIe siècle). Les écritures « Linéaire A » (1900 à 1400) et « Linéaire B » (1500 à 1200) des mycéniens tombent dans l’oubli. Puis, l’ornementation des céramiques excavées permet de caractériser une période proto-géométrique suivie d’une période géométrique, marques peut-être d’une forme de renouveau culturel. Un style et des pensées communes se développent. De nouveaux lieux publics – foyer, agora, temple avec statue – deviennent aménagés, protégés par des murailles ou bien construits pour certains en pleine nature.

Le modèle de la cité grecque antique se développe, marche, puis s’exporte. Des colonies apparaissent sur le pourtour méditerranéen. La cosmographie grecque antique nait à cette époque dans l’ambiance des mythes mélangés de faits scientifiques, transmis oralement et consignés dans les poèmes homériques. Des marins, commerçants et guerriers échangent, livrent bataille de part et d’autre d’une mer Égée entourée de terres. Contemporain de l’apparition de l’écriture grecque, le texte d’Homère n’est pas que poétique. Son catalogue des vaisseaux préfigure également la géographie et une politique à l’échelle d’une nation.

L’alphabet grec apparaît vers l’an 740 av. J.-C., héritage de l’alphabet phénicien pratiqué alors à Tyr (Liban) et Carthage (Tunisie). Des lignées de capitaines nommés kybernètes compilent leurs notes d’explorations. Les connaissances géographiques et astronomiques apparaissent ensemble, signées d’auteurs qui se citent mutuellement, se copient, se corrigent, calculent et innovent. Les premières monnaies métalliques apparues en Mer Égée vers 680 ont pu également jouer un rôle en favorisant les échanges de toutes sortes. On considère généralement que les mathématiques grecques débutent avec Thalès de Milet (v. 624 – 548) dont il est dit qu’il aurait étudié en Égypte et aurait séjourné dans la colonie grecque de Naucratis localisée dans le delta du Nil. Ses travaux concernent la géométrie, l’astronomie et la physique.

1.3 Cartes, techniques et théories grecques

Le nombre de jours de marche ou de navigation, de même que des mesures géométriques et astronomiques servent à la conception des premières mappemondes. Anaximandre de Milet (v. 610 – v. 546 av. J.-C.) publie un récit qui tient lieu de carte de la Méditerranée. Il enseigne également la pratique du gnomon pour la mesure des solstices et équinoxes. Du côté des théories, Pythagore (569-470 av. JC) et les pythagoriciens envisagent une terre sphérique et non plate car « la sphère est une forme parfaite ».

Projections méridiennes à l’aide d’un gnomon : Lien

Les distances parcourues se mesurent en stades (de 150 à 300 m selon les peuples et époques). Le point zéro d’Athènes se trouve localisé au pied de l’acropole dans le Sanctuaire des Douze Dieux, construit vers 522 avant notre ère. 12 dieux, 12 signes du zodiaque, 12 mois dans l’année, 12 heures le jour et 12 heures la nuit. Le monde devient ainsi plus simple et harmonieux, mais c’est dans d’autres détails que les choses deviennent intéressantes.

Philolaos de Crotone en Grande-Grèce (v. 470 – v. 490 av. J.-C.) soutient également à la différence du ionien Anaxagore ( v. 500 – 428 av. J.-C. ) le caractère sphérique des astres. Philolaos évalue à 29,5 jours le mois lunaire et 365,5 jours l’année solaire. Sur les rives Est de la mer Égée, Eudoxe de Cnide (408 – 355 av. J.-C.) mesure le nombre de jours de l’année : 365 jours 1/4. Pour mémoire, la durée réelle de l’année tropique est d’environ 365.2422 jours en moyenne, la durée des lunaisons varie entre 29,3 et 29,8 jours selon les années et les saisons.

Précepteur d’Alexandre et contemporain de la création de son empire, Aristote (384 – 322 av. J.-C.), propose une démonstration du caractère sphérique de la terre. Il soutient une théorie géocentrique du système solaire en conformité avec les savoirs scientifiques de l’époque. Quelques années plus tard, Aristarque de Samos (v. 310 – v. 230 av. J.-C.) s’intéresse au triplet terre – lune – soleil pour en évaluer géométriquement les orbites et les tailles respectives. Ses calculs conduisent à la possibilité de l’héliocentrisme.

Distance terre-lune et terre-soleil calculée par Aristarque à l’aide de la trigonométrie : Lien

Directeur de la bibliothèque d’Alexandrie, Ératosthène de Cyrène (v. 276 – v. 194 av. J.-C.) établit par géométrie une évaluation de la circonférence terrestre. Il publie une carte plus précise et étendue que celle d’Anaximandre, propose un catalogue de 675 étoiles, calcule l’écliptique, est crédité par les romains de l’invention de la sphère armillaire. Géographie, astronomie et climatologie vont de pair à cette époque.

Hipparque de Nicée (v. 190 – v. 120 av. J.-C.) écrit son fameux Des grandeurs et des distances du Soleil et de la Lune. Il évalue de nouveau après Aristarque les distances terre-lune et terre-soleil exprimées en nombre de diamètre de la sphère terrestre. L’invention de l’astrolabe lui est attribuée. L’instrument décliné en plusieurs modèles sert à l’observation et au relevé de la position des étoiles, au calcul de la latitude. Hipparque met également en évidence la précession axiale (précession des équinoxes) dans son livre sur le changement des solstices et équinoxes printanières. Ce phénomène astronomique désigne le lent et faible changement sur une période de 26000 ans de l’axe de rotation de la terre. Les conséquences concernent le positionnement du zodiaque le long de l’écliptique, l’azimut du lever héliaque de Sirius, important pour les astronomes et architectes égyptiens qui semblent faiblement dévier au cours des temps historiques. Hipparque dispose de tables trigonométriques héritées des babyloniens et établit un ensemble de normes de l’astronomie.

Sphère céleste gravée des symboles grecs des constellations de l’hémisphère Nord, Galerie Kugel, vers le IIe ou IIIe siècles avant J.-C. La ligne transversale matérialise l’écliptique, cercle imaginaire projection de la trajectoire apparente du soleil : Lien

Bâtie à Athènes vers 100 avant notre ère, la tour des vents est un monument dédié à la mesure du temps. Elle combine huit cadrans solaires, une clepsydre et une girouette. La force hydraulique d’un réservoir motorise un mécanisme d’engrenages métalliques maintenant disparu. De la direction du vent dépend la provenance des bateaux au port et la nature des marchandises susceptibles d’être échangées. Les grecs antiques pensent que les phénomènes astronomiques conditionnent les saisons et la météorologie. La disparition de certains signes du zodiaque est la cause de l’hiver ou de l’été. Phases de la lune et apparition ou disparition des planètes influent le cours des évènements.

Parapegme de Milet pour affichage des prévisions astronomiques et météorologiques, vers 100 av. J.-C. : Lien

Les calendriers grecs s’avèrent multiples et coexistants. Sparte, Athènes, Thèbes, la Macédoine disposent de leurs propres calendriers. On désigne l’année par le nom d’un magistrat ou d’un prêtre de la cité : à Athènes l’archonte, à Sparte les rois ou les éphores, à Argos la prêtresse d’Héra. On avait dressé la liste des vainqueurs aux jeux d’Omlympie à partir de 776 av. JC et ce fut la possibilité d’une chronologie commune. Les calendriers grecs sont dits luni-solaires et se basent sur l’observation de la lune, des solstices et équinoxes. Chaque mois comporte en alternance 29 ou 30 jours et un mois supplémentaire doit être calculé et introduit pour que les mois lunaires soient en correspondance avec l’année solaire. Chaque mois contient trois décades. L’année compte quatre saisons de trois mois. Les cités nomment différemment les 12 mois de l’année lunaire complétés de jours additionnels pour faire coïncider le calendrier des fêtes, foires et jeux, calendrier politique avec l’année tropique. Du fait de cette diversité, le calcul des jeux panhelléniques représente une sérieuse difficulté.

1.4 Explorations, politiques et commerces

Les savoirs géographiques passent par des voyages et explorations. Parmi les aventureux kybernètes, le phénicien Hannon, dit le Navigateur entreprend vers 500 av. J.-C. et depuis Carthage la fondation de colonies sur les côtes occidentales africaines. À la recherche de routes alternatives pour l’approvisionnement en étain et en ambre, Pytheas de Marseille (v 380 – 310 av. J.-C.) navigue vers 325 en direction des mers du Nord de l’Europe. Il décrit de manière géographique et ethnologique la Grande-Bretagne, effectue des mesures de latitude à l’aide d’un gnomon. L’angle de l’étoile polaire avec l’horizon est également une indication directe de la latitude notée par Pytheas.

Au moyen-orient, les perses Achéménides dont l’empire s’étendait du nord de la Grèce à l’Égypte et aux frontières de l’Inde sont défaits par Alexandre le Grand (356 – 323 av. J.-C.). Un ensemble d’échanges culturels, notamment dans les domaines de la trigonométrie, de l’astronomie, de la mesure du temps, se développent de la Grande Grèce (Sicile) aux contreforts de l’Himalaya en passant par la ville nouvelle d’Alexandrie. Plusieurs dynasties contribuent non seulement à propager pendant environ 250 ans cette culture grecque. La fin de l’empire d’Alexandre donne naissance à plusieurs royaumes et empires. En Grèce les Antigonides (294-168), sur l’Égypte le Royaume lagide (323 à 30 av. J.-C.) et en orient le royaume des Séleucides (305-64), le royaume gréco-bactrien (246 – vers 130 av. J.-C.).

Cadran solaire en portion d’hémisphère (scaphé), deux pieds de lion sculptés, Aï Khanoum (Afghanistan), gymnase, IIIe – IIe siècles av. J.-C., 12 gravures verticales pour les heures, 7 horizontales pour indiquer les saisons : Lien

Marinos de Tyr (v. 70 – v. 130) écrit un traité perdu qui indique la latitude et la longitude de multiples lieux. Le méridien premier est fixé aux environs des Canaries; le parallèle de l’île de Rhode sert de référence pour le calcul de la latitude.

Avec Ptolémée (v. 100 – v. 168), un ensemble de connaissances astronomiques, géographiques et mathématiques provenant de Grèce, de Babylone et d’Alexandrie se trouvent rassemblées. Son Γεωγραφικὴ Ὑφήγησις (Geographike Hyphegesis), latinisé en Geographia ou Cosmographia référence les coordonnées d’environ 8000 lieux. Deux types de projections géographiques sont proposés.

Ptolémée reprend finalement dans son traité Harmoniques des idées développées précédemment par Pythagore et Platon. Un intéressant autant qu’improbable parallèle est évoqué entre les notes de musique produites par une corde dont la longueur varie et les planètes plus ou moins distantes de la terre dans une hypothèse géocentrique. Cette portion de texte mainte fois discutée devient ultérieurement connue sous le nom l’Harmonie des sphères et va inspirer Kepler pour son Harmonices Mundi héliocentrique publié en 1619.

Édition de Bologne (1477) de la géographie de Ptolémée, France et Belgique, Tabula Quarta, Digital Bodleian, Oxford. En bleu les chaînes de montagnes, toponymie traduite en latin. (recopié par Sebastian Münster pour sa Tabula Europae III de 1542) : Lien 1, (Lien 2)

Une question se met alors à hanter mon esprit. Comment les grands Anciens sont ils passés de la géométrie dictée par la ligne droite de l’ombre portée par le gnomon, à la géométrie et à l’arithmétique inscrite dans le nombre de dents (365) de la roue principale du mécanisme d’Anticythère. Comment sommes nous passés d’une heure variable selon les saisons – déterminée par la hauteur du soleil – à une heure fixe, donnée par la mécanique stellaire et le réveil-matin. Enfin « fixe », est-ce vraiment le cas ? Le temps n’est il pas relatif à la longitude ? Il convient d’éclaircir cela et l’appel de la mer se fait alors irrésistible. Il s’agit d’embarquer, de longer les Cyclades et la Crète en direction du Sud. Dès que le zéphyr veut bien se montrer favorable, cap sur l’Alexandrie des pharaons, de Ptolémée, Ctésibios, Diophante et Hypathie à la recherche de nouvelles cartes et d’indices sur la naissance de la Géométrie.

Panorama des Cyclades

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