Imaginez, à une époque bien antérieure à l’électronique miniaturisée, une machine portable, de la taille et de la forme d’une boîte à chaussures, qui montrait une image en mouvement du cosmos, avec le Soleil, la Lune et les planètes orbitant à une vitesse fortement accélérée, de sorte qu’en tournant quelques boutons, vous pouviez voir où ils se trouveraient dans le ciel à une date choisie des années dans le futur ou le passé. Cela ressemble à quelque chose dans une histoire fantastique, mais le mystérieux mécanisme d’Antikythera montre que ces dispositifs étaient effectivement construits, il y a plus de 2 000 ans.
Des dispositifs exquis comme celui-ci étaient fabriqués dans un atelier grec quelque part en Méditerranée orientale il y a environ 2 100 ans ou plus. L’un d’entre eux a rencontré un accident malheureux – pour son propriétaire, en tout cas, mais heureux pour nous puisque de ses restes brisés, nous pouvons en apprendre beaucoup sur la science grecque antique et son visage public.
L’accident s’est produit vers 60 avant JC, au large de l’île d’Antikythera, dans le détroit entre la Crète et le Péloponnèse : un navire chargé de statues de bronze et de marbre et d’autres objets de luxe, en route de la mer Égée vers des destinations en Méditerranée occidentale, a fait violemment naufrage.
Une équipe de plongeurs éponge grecs a découvert l’épave en 1900, et au cours de l’année suivante, ils ont récupéré ce qu’ils ont pu sous la supervision du gouvernement grec. Parmi les derniers objets que les plongeurs ont remontés, il y avait quelques pièces apparemment indescriptibles de bronze corrodé, totalisant moins d’un kilogramme, qui allaient rester ignorées pendant des mois, avec d’autres fragments métalliques non identifiés de l’épave, dans une salle de stockage du Musée archéologique national d’Athènes, jusqu’à ce qu’un visiteur fortuit du musée remarque des engrenages dentés et une écriture grecque inscrite dessus.
Aucun dispositif comparable de l’antiquité gréco-romaine n’avait été mis au jour auparavant, et pendant un certain temps, le débat a fait rage sur le type d’instrument dont il s’agissait. Un ou deux mots à peine lisibles inscrits sur un fragment suggéraient un lien avec l’astronomie, mais au-delà, les archéologues et autres chercheurs qui l’ont inspecté n’ont pas pu s’accorder sur sa nature et son objectif, ni sur le fait de savoir s’il s’agissait d’un outil de navigation ou d’une partie de la cargaison du navire.
Presque oublié, il est resté dans une vitrine pendant quelques années, et dans les réserves du musée pendant plus longtemps encore. Puis, des années 1950 aux années 1970, l’historien des sciences anglo-américain Derek de Solla Price, reconnaissant qu’il devait s’agir de quelque chose d’une importance historique unique, a établi un cadre d’étude du mécanisme d’Antikythera (comme il l’a appelé, et comme il est connu depuis) qui a progressivement révélé qu’il s’agissait de l’artefact de la technologie et de la science grecques le plus complexe et le plus riche en informations que nous possédions.
Price s’est rendu compte que les fragments, aussi endommagés et incomplets soient-ils, conservent néanmoins la plupart de leurs composants mécaniques dans leur disposition d’origine, de sorte qu’en les étudiant de près, combinés aux informations tirées des textes inscrits, on pourrait obtenir une connaissance au moins partielle du fonctionnement extérieur et intérieur.
Il était désormais clair que le mécanisme d’Antikythera, lorsqu’il était intact, était une boîte dont le dessus, le dessous et les côtés étaient en bois et qui encadrait des plaques de bronze sur les faces avant et arrière ; ces plaques portaient plusieurs cadrans, et des pointeurs sur les cadrans indiquaient des cycles temporels et des phénomènes astronomiques se reproduisant périodiquement. Le tout était entraîné par un mouvement d’entrée par un arbre tournant sur le côté de la boîte, représentant le passage du temps.
Mais comme de nombreux composants étaient dissimulés à l’intérieur des fragments, la radiographie serait essentielle pour mener à bien le projet de reconstruction. Avec la collaboration d’un physicien grec, Haralambos Karakalos, Price a obtenu des radiographies aux rayons X des principaux fragments, sur la base desquelles il a tenté de déterminer ce que chaque cadran affichait et quel système d’engrenages entraînait son aiguille.
Notre compréhension actuelle du mécanisme d’Antikythera est beaucoup plus complète et sûre que celle de Price, grâce aux campagnes d’examen et de collecte de données menées par Michael T. Wright et Allan Bromley dans les années 1990 et par l’Antikythera Mechanism Research Project (AMRP) en 2005. Wright et Bromley ont trouvé des moyens d’extraire des informations tridimensionnelles sur l’intérieur des fragments à partir de radiographies aux rayons X, tandis que l’AMRP a obtenu une tomographie informatisée aux rayons X à haute résolution ainsi qu’une imagerie par transformation de la réflectance (RTI).
Les nouvelles données ont permis d’obtenir une bien meilleure imagerie des engrenages, des cadrans et d’autres caractéristiques physiques, ainsi que des textes inscrits sur et autour des cadrans – des matériaux qui ont maintenant été exploités par des chercheurs de diverses disciplines, notamment l’astronomie et les mathématiques, l’histoire des sciences et les classiques, pour corriger et compléter la reconstruction de Price.
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Qu’était donc le mécanisme d’Antikythera ? Une façon d’y penser est d’y voir une sorte de guide visuel dynamique de l’astronomie pour les profanes – l’astronomie, c’est-à-dire telle qu’un intellectuel grec l’aurait comprise vers 100 av. J.-C.
Nous pouvons commencer par considérer la face arrière, qui portait deux grands cadrans comportant des fentes en spirale et des pointeurs à rayon variable se terminant par des broches qui roulaient le long des fentes. Ces spirales étaient un moyen d’étirer l’échelle d’un cadran pour faire de la place pour y inscrire beaucoup d’informations.
Par exemple, la spirale supérieure fait cinq tours, et l’échelle qui court le long de l’extérieur de la fente est divisée en 235 cellules, chacune étant juste assez grande pour contenir le texte requis. Au lieu de faire faire un seul tour à l’aiguille dans le cycle représenté par le cadran, l’engrenage était disposé de manière à faire faire cinq tours à l’aiguille, et lorsque la tige atteignait l’extrémité de la fente, l’opérateur devait la remettre au début manuellement.
Ce cadran représentait le calendrier utilisé dans une localité particulière, identifiable comme l’une des villes de la région du nord-ouest de la Grèce appelée Épire. Les Grecs anciens avaient de nombreux calendriers régionaux, mais tous avaient en commun que les mois étaient approximativement coordonnés avec les phases de la Lune. Les années comprenaient parfois douze mois, mais parfois treize, de sorte que les mois spécifiques tombaient toujours à peu près aux mêmes saisons.
L’astronome Meton d’Athènes, au Ve siècle avant J.-C., avait proposé un cycle répétitif de 19 ans (qui était également connu dans la Babylonie et la Chine antiques) dans lequel onze des années avaient douze mois et huit années en avaient treize, soit un total de 235. Sur le Mécanisme, le « cadran métonique » indiquait exactement où commençait et se terminait chaque mois et chaque année de ce cycle, et quels mois comptaient 29 ou 30 jours. Pour compléter cet étalage d’astronomie pratique locale, un petit cadran inséré dans la spirale décomptait les années du cycle quadriennal qui régissait les festivals athlétiques tels que les Jeux olympiques, honorés dans tout le monde grec.
Si la spirale supérieure de la face arrière représentait un cycle Soleil-Lune dont la signification était sociale, le cycle de la spirale inférieure régissait des phénomènes spectaculaires impliquant le Soleil et la Lune qui étaient largement considérés comme des signes à partir desquels on pouvait prévoir les événements affectant les régions et les peuples, à savoir les éclipses.
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Pendant des siècles, les astronomes grecs avaient expliqué les éclipses lunaires comme étant causées par l’entrée de la Lune dans l’ombre de la Terre, et les éclipses solaires comme étant causées par l’ombre de la Lune tombant sur la Terre, mais le Mécanisme ne cherchait pas à montrer ces conditions optiques, mais simplement le fait que les conditions qui rendent les éclipses possibles se reproduisent approximativement après 223 mois lunaires (une période appelée aujourd’hui le Saros). Par conséquent, l’échelle du « cadran Saros » était divisée en 223 cellules, dont certaines contenaient des déclarations très abrégées indiquant qu’une éclipse lunaire ou une éclipse solaire, ou les deux, pouvaient avoir lieu au cours du mois indiqué – les cellules vides signifiaient des mois sans éclipse.
En passant de la face arrière à la face avant, le spectateur serait passé des cycles du temps à la cosmologie en mouvement. L’unique cadran frontal combinait deux perspectives sur le système des corps célestes, montrant où le soleil, la lune et les planètes semblent se trouver à n’importe quelle date grâce à des pointeurs le long d’une échelle représentant le zodiaque et subdivisée en 360 degrés, tout en offrant une image en coupe simplifiée du cosmos comme si elle était vue de l’extérieur.
La cosmologie était géocentrique, la Terre étant entourée d’une série de coquilles sphériques emboîtées appartenant, par ordre de distance croissante, à la Lune, Mercure, Vénus, le Soleil, Mars, Jupiter, Saturne et les étoiles. Sur le cadran, ces dernières semblent avoir été représentées sous la forme d’espaces annulaires entre des cercles concentriques gravés, et les corps célestes eux-mêmes sous la forme de petites attaches sphériques aux pointeurs, chacune ayant une matière et une couleur distinctives.
Les mouvements apparents des corps célestes à travers le zodiaque varient en vitesse et (dans le cas des planètes) s’inversent périodiquement. Pour reproduire mécaniquement l’effet d’un mouvement non uniforme, il fallait des dispositifs spéciaux impliquant une épingle fixée à un engrenage tournant tout en glissant d’avant en arrière dans la perforation d’un bras ou d’un engrenage fendu. Un tel dispositif à goupilles et fentes pour la Lune survit dans le plus grand fragment, mais les engrenages pour les planètes sont en grande partie ou entièrement perdus.
Des instruments comme le mécanisme d’Antikythera qui employaient une technologie de pointe et le travail du métal pour visualiser les complexités de la science étaient probablement des raretés dans le monde gréco-romain, et la plupart auraient vu leur métal recyclé lorsqu’ils ont cessé de fonctionner et n’étaient plus recherchés. Nous avons la chance d’avoir celui-ci, sauvé par une calamité antique.
Un cosmos portable : Revealing the Antikythera Mechanism, Scientific Wonder of the Ancient World par Alexander Jones est sorti maintenant (16,99 £, Oxford University Press)
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