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L'étrange mécanisme
astronomique d'Anticythère
daterait de près de 2100 ans

Cette machine astronomique,
conservée au Musée National Archéologique d'Athènes, 
est bien plus sophistiquée qu'un astrolabe. 
Elle daterait de 90 à 80 avant JC.    Cette étrange machine astronomique était peut-être utilisée
par les rois des mers, ces navigateurs antiques
qui sont à l'origine des portulans, 
ces inexplicables cartes antiques.
Cette calculatrice astronomique comporte un assemblage complexe
de roues dentées, d'axes, de tambours, et d'aiguilles mobiles,
avec des cadrans gravés d'inscriptions en grec et des signes astronomiques.
Elle daterait du début du premier siècle avant notre ère.


Cette machine astronomique,
conservée au Musée National Archéologique d'Athènes, 
est bien plus sophistiquée qu'un astrolabe. 
Elle daterait de 90 à 80 avant JC.    Cette étrange machine astronomique était peut-être utilisée
par les rois des mers, ces navigateurs antiques
qui sont à l'origine des portulans, 
ces inexplicables cartes antiques.
Des radiographies aux rayons X faites en 1971 (photo de gauche)
puis en 2005 (photo de droite) à l'aide d'une puissante machine à rayons X,
un tomographe de près de 8 tonnes,
ont mis en évidence la structure complexe
de cette machine astronomique datant de plus de 2000 ans.

un étrange instrument antique
extrêmement complexe

En 1900, des pêcheurs d'éponges découvrent l'épave d'un navire romain, à 42 mètres de profondeur, près de la côte nord de l'île grecque d'Anticythère, entre la Crète et le Péloponnèse.

Parmi les nombreuses amphores, statues en bronze et en marbre, ils ramenèrent plusieurs fragments de bronze corrodé, recouverts d'une gangue de calcaire et de corail, et maintenus entre eux par les restes d'une structure en bois. Cette machine est composée de 32 éléments dont une vingtaine de roues dentées, de cinq cadrans, et d'aiguilles mobiles. Elle devait probablement être actionnée à la main ou par un système hydraulique. Son fonctionnement se base sur les mouvements différentiels des engrenages permettant de calculer la position des astres à un moment donné. A première vue, il s'agirait d'un mécanisme à l'usage inconnu.

L'ensemble mesure environ 21 centimètres sur 16 pour 5 d'épaisseur. Dans les années 1950, un travail de restauration révèla sous leur gangue de calcaire et de corail, des inscriptions et des graduations qui permirent, d'après la forme des caractères, de dater l'ensemble vers 90 à 80 avant J.C., ce qui est en accord avec l'âge des divers objets domestiques retrouvés dans l'épave, en dépit de la plus haute antiquité de certaines des statues.

Les roues dentées et les graduations firent penser tout d'abord à un banal astrolabe, un instrument servant à déterminer la hauteur des astres au-dessus de l'horizon et connu depuis le IIe siècle avant notre ère. L'objet fut référencé comme tel au Musée national archéologique d'Athènes. Jusqu'en 1959 où un physicien anglais à l'esprit ouvert et curieux, le Dr Solla Price, ne se contenta pas de cette explication sommaire. En utilisant un procédé de désoxydation électrolytique, il mit en évidence les cadrans, les aiguilles, une vingtaine d'engrenages (découpés dans des plaques de bronze de 2 millimètres d'épaisseur) et les différentiels d'un mécanisme extrêmement complexe.

Ce mécanisme astronomique complexe aurait été construit il y a environ 2100 ans.   Ce mécanisme astronomique complexe aurait été construit il y a environ 2100 ans.
Ce mécanisme astronomique complexe aurait été construit il y a environ 2100 ans.
C'est une machine capable de restituer des données transformées après entrée d'autres données.
Elle peut donc être considérée comme un calculateur.


Le soin et l'adresse avec lesquels cette machine fut réalisée, ainsi que les connaissances nécessaires en mécanique et en astronomie en font une énigme de la Grèce antique. En effet, les Grecs étaient réputés pour leur dégoût des arts appliqués. Ils leurs préféraient les sciences abstraites, telles que les mathématiques. La question demeure donc à ce jour de savoir qui a pu réaliser une œuvre aussi complexe.

Une hypothèse avancée est que le mécanisme fut construit par un mécanicien ingénieux de l'école de Poséidonios à Rhodes. Cicéron, qui visita l'île en 79/78 av. J.-C. rapporte en effet que de tels engins étaient conçus par le philosophe stoïcien Poséidonios d'Apamée. La conception du mécanisme d'Anticythère paraît suivre la tradition du planétarium d'Archimède, et peut être reliée aux cadrans solaires.

Elle semble être la première machine capable de restituer des données transformées après entrée d'autres données. De ce point de vue, elle peut être considérée comme un calculateur.

un instrument de navigation
pour les anciens rois des mers

A quoi et à qui pouvait bien servir ce calculateur astronomique dont la précision est analogue à celle des instruments de navigation modernes. On peut rapprocher cet étrange instrument des portulans, ces cartes marines étonnantes et inexplicables datant de plusieurs millénaires et qui auraient été établies par de mystérieux rois des mers à une époque où le continent Antarctique n'était pas encore sous des milliers de mètres de glace.

Pour naviguer il y a près de 10.000 ans sur toutes les mers du globe et établir des cartes précises des continents de l'époque, les mystérieux rois des mers ont eu besoin d'instruments de navigation extrêmement sophistiqués. Or, à l'époque, en principe, la boussole n'existait pas puisqu'elle a été découverte par les chinois au début de notre ère.

Les Chinois, dès le début de notre ère, constatèrent que des cuillères de magnétite utilisées dans des tables de divination, pointaient toujours dans la même direction. Afin de s’orienter plus facilement, ces cuillères furent par la suite montées sur un pivot, puis posées sur de l’eau. Au VIe siècle, les Chinois découvrirent que l’on pouvait magnétiser de petites aiguilles de fer en les frottant avec un morceau de pierre d’aimant et, au XIe, que l’on obtenait le même résultat en les chauffant au rouge, pour ensuite les refroidir tout en les gardant orientées dans la direction nord-sud. Dès la fin du premier millénaire, les marins chinois utilisaient couramment la boussole pour naviguer. Le passage de cet instrument de l’Orient à l’Occident ne fut pas immédiat. Il se fit probablement entre les XIe et XIIe siècles par l’intermédiaire des Arabes et des Croisés.

Un instrument de navigation aussi précis que nos instruments modernes

Bien avant la boussole inventée par les Chinois, les navigateurs antiques possédaient donc probablement des instruments de navigation extrêmement précis. Examinons cet étrange mécanisme astronomique d'Anticythère et ses différents éléments.

Reconstitution du mécanisme astronomique d'Anticythère.    1 : Fonctionnement par un système hydraulique.
   2 : Coffret en bois de 21 par 16 par 5 cm.
   3 : Cadran indiquant les positions du soleil.
   4 : Cadran indiquant les positions de la lune.
   5 : Cadran indiquant les phases de la lune.
   6 : Cadran indiquant les positions de planètes
   7 : Aiguilles mobiles passant devant le zodiaque.
   8 : Assemblage de roues dentées constituant le mécanisme.
   9 : Mode d'emploi de l'appareil en grec.
 10 : Traité d'astronomie en grec.

A l'automne 2005 le mécanisme d'Anticythère fut soumis à une analyse très fine au moyen d'un tomographe, sorte de scanner à rayons X très puissant, qui, grâce à des faisceaux de 450 kilovolts, a permis de mettre en évidence ses structures en trois dimensions avec une précision de 50 microns. Grâce à cette analyse, le mécanisme d'Anticythère a commencé à livrer ses secrets. On a ainsi découvert et déchiffré de nouvelles inscriptions en grec, sur les pièces du mécanisme ou sur des fragments de feuilles de bronze. Ces textes, qui comptent au total un millier de caractères, sont à la fois un mode d'emploi de l'appareil et un traité d'astronomie, faisant référence aux étoiles. Quatre cadrans « au moins » indiquent les positions du Soleil et de la Lune, ainsi que, pour le plus petit des cadrans, les phases de notre satellite.

Nous sommes sûrs aujourd'hui qu'il s'agissait d'une machine à calculer les mouvements du Soleil et de la Lune, peut-être aussi ceux de quelques planètes. Le mécanisme était peut-être actionné par un système hydraulique ou par une manivelle. La forme des caractères, comparée à celles d'autres inscriptions de la même époque, conduit en outre les experts à dater la pièce de la fin du IIe siècle avant l'ère chrétienne.

L'oeuvre d'un mathématicien et d'un mécanicien de génie ?

Reste la principale énigme : comment les Grecs, peu réputés pour leur culture technologique, ont-ils réalisé un tel instrument, très en avance sur son temps ? « Les mathématiques grecques étaient déjà très poussées à cette époque », observe Xénophon Moussas. Elles auraient pu suffire à un érudit, doublé d'un mécanicien de génie, pour ciseler une mécanique savante qui, si l'on en croit certains textes de Cicéron décrivant des systèmes similaires, pourrait provenir de l'école du philosophe Poseidonios de Rhodes. Et qui, deux millénaires plus tard, intrigue toujours.

Reste à savoir quel était l'objet exact de ce mécanisme. Les inscriptions mentionnent le Soleil, la Lune, Vénus et le zodiaque est nettement dessiné. En outre les nombres 76, 19 et 223 sont gravés ; or ils représentent respectivement les 76 ans du cycle callipique lunaire ( 4 x 19 ), le cycle métonique lunaire de 19 ans et le cycle d'éclipses lunaires de 223 mois lunaires.

C'était donc bien une machine à calculer analogique permettant de retrouver les phases solaires et lunaires. Mais sur quel principe ? Les roues dentées qui s'engrènent les unes dans les autres évoquent irrésistiblement les systèmes d'épicycles des mouvements géocentriques du Soleil, de la Lune, de Mercure, Vénus, Mars, Jupiter, Saturne ? La question reste encore posée. Mais on sait d'ores et déjà que l'astronomie et les mathématiques de l'antiquité grecque en savaient autrement plus que nous le disent les écrits si fragmentaires qui ont pu franchir plus de deux millénaires après combien de vicissitudes !

Cette découverte change considérablement notre compréhension de l'histoire astronomique grecque. On pensait que la théorie d’Aristote, selon laquelle la Terre est au centre de l'univers et tout tourne autour d'elle, était répandue et admise à cette époque de l’antiquité. Le mécanisme d'Anticythère remet en cause cette théorie et semble prouver que les Grecs connaissaient déjà l’héliocentrisme, selon lequel la Terre tourne autour du Soleil, théorie qui n'a pourtant été démontrée que 1400 ans plus tard par Copernic et Galilée.

Principe de fonctionnement du mécanisme

L'aiguille du soleil et l'aiguille de la lune sont commandées par deux engrenages concentriques (l'axe de l'aiguille de la lune tourne à l'intérieur de l'axe de l'aiguille du soleil), exactement comme les aiguilles des heures et des minutes d'une montre moderne. Le mouvement du soleil est lié avec précision à celui de la lune par le nombre de dents du train d'engrenages.

L'engrenage du soleil a 64 dents. Il s'engrène sur la plus petite roue dentée d'une paire d'engrenages 38,48. L'engrenage 48 s'engrène sur la plus petite roue dentée d'une paire d'engrenages 24,127. L'engrenage 127 s'engrène sur les 32 dents de l'engrenage de la lune. Le rapport des vitesses angulaires peut être calculé comme suit:


  64   48   127   254
  -- X -- X --- = --- = 13,36842.
  38   24    32    19

Le résultat est une excellente approximation du rapport astronomique 13,368267.

On peut se demander comment il y a 2100 ans les concepteurs du mécanisme d'Anticythère ont été capables de découvrir cette excellente approximation 254/19 = 13,36842105 du rapport astronomique moderne 13,368267. L'erreur n'est que de 0,00015, soit 1 sur 86.000.

Le mystère reste entier ! ...

Il est intéressant de comparer l'étrange calculatrice antique d'Anticythère avec les calculateurs astronomiques médiévaux des arabes. L'un de ces calculateurs, sorte d'astrolabe datant du 13ème siècle, est conservé au Musée d'Histoire des Sciences à Oxford. C'est un calculateur-calendrier comportant quelques engrenages et roues dentées et affichant sur des cadrans les différents cycles du soleil et de la lune. La conception de cet instrument rappelle, au niveau de la disposition des engrenages, celle décrite dans un manuscrit de l'astronome Al-Biruni et qui daterait d'environ l'an 1000 après JC.

Ces instruments sont cependant beaucoup plus simples que le mécanisme d'Anticythère, mais ils montrent plusieurs similitudes techniques qui laissent à penser qu'ils sont issus d'une tradition scientifique commune. Les dents des engrenages sont semblables, les roues dentées sont montées sur des axes similaires, et la disposition géométrique du train d'engrenages est comparable. Il semblerait que les arabes aient réalisé ces calculateurs astronomiques en utilisant d'antiques connaissances et textes grecs qu'ils auraient redécouvert.

Il est donc très probable que la calculatrice d'Anticythère fait partie d'un large corpus de connaissances scientifiques antiques qui n'est pas pour l'instant parvenu jusqu'à nous mais qui était connu des arabes au Moyen-Age. Ceux-ci ont développé et transmis une partie de ces connaissances à l'Europe médiévale notamment à travers la technique de fabrication des rouages de l'horlogerie.