Le mécanisme d'Anticythère, une ancienne calculatrice astronomique grecque

Les scientifiques se sont longtemps efforcés de résoudre l'énigme du système d'engrenage situé à l'avant du mécanisme dit d'Anticythère, un dispositif vieux de 2000 ans, souvent considéré comme le plus ancien "ordinateur" du monde. Selon un article publié dans la revue Scientific Reports, une équipe interdisciplinaire de l'University College London (UCL) a mis au point un modèle informatique grâce à la modélisation 3D. Elles ont recréé l'intégralité du panneau avant et espèrent maintenant construire une réplique grandeur nature de l'Anticythère en utilisant des matériaux modernes.

Le mécanisme d'Anticythère, une ancienne calculatrice astronomique grecque, a défié les chercheurs depuis sa découverte en 1901. Aujourd'hui divisé en 82 fragments, il ne reste qu'un tiers de l'original, dont 30 roues dentées en bronze corrodées. En 2005, la tomographie assistée par ordinateur (TAO) à rayons X a permis de décoder la structure de l'arrière de la machine, mais l'avant est resté en grande partie non résolu. La tomographie par rayons X a également révélé des inscriptions décrivant les mouvements du Soleil, de la Lune et des cinq planètes connues dans l'antiquité, ainsi que la manière dont elles étaient utilisées.


« Le nôtre est le premier modèle qui se conforme à toutes les preuves physiques et correspond aux descriptions des inscriptions scientifiques gravées sur le mécanisme lui-même », a déclaré l'auteur principal Tony Freeth, ingénieur en mécanique à l'UCL. « Le Soleil, la Lune et les planètes sont représentés dans un impressionnant tour de force de l'éclat de la Grèce antique ». « Nous pensons que notre reconstruction correspond à toutes les preuves que les scientifiques ont glanées à partir des vestiges existants à ce jour », a déclaré le coauteur Adam Wojcik, spécialiste des matériaux à l'UCL.

La résolution de ce puzzle 3D complexe révèle une création de génie combinant les cycles de l'astronomie babylonienne, les mathématiques de l'Académie de Platon et les théories astronomiques de la Grèce antique. De nombreuses tentatives infructueuses avaient été faites pour réconcilier les preuves avec la représentation du Cosmos de la Grèce antique. Il a fallu des décennies rien que pour nettoyer le dispositif, et en 1951, un historien des sciences britannique nommé Derek J. de Solla Price a commencé à étudier le fonctionnement théorique du dispositif.

Sur la base de photographies aux rayons X et gamma des fragments, Price et le physicien Charalampos Karakalos ont publié en 1959 un article de 70 pages dans The Transactions of the American Philosophical Society. Sur la base de ces images, Price a émis l'hypothèse que le mécanisme avait été utilisé pour calculer le mouvement des étoiles et des planètes, ce qui en faisait le premier ordinateur analogique connu.

Seuls 82 fragments, soit environ un tiers du dispositif ont survécu, ce qui a obligé les scientifiques à reconstituer l'image complète à l'aide de données radiographiques et d'une méthode mathématique de la Grèce antique. Les 82 fragments "survivants" de l’appareil étaient à l'origine logés dans une boîte en bois de la taille d'une boîte à chaussures, avec des cadrans à l'extérieur, contenant un assemblage complexe de roues dentées à l'intérieur. La plus grande pièce est connue sous le nom de fragment A, qui comporte des roulements, des piliers et un bloc. Une autre pièce, le fragment D, comporte un disque, un engrenage à 63 dents et une plaque. Voici, ci-dessous, quelques détails sur ces deux fragments :

  • Fragment A : cadre essentiel pour la reconstruction, la roue motrice principale possède quatre rayons avec des trous proéminents, des zones aplaties et des piliers endommagés sur sa périphérie. Preuve évidente d'un système épicycloïdal complexe. Dans le Mécanisme original, il y avait quatre courts piliers et quatre longs piliers avec des épaulements et des trous pour les goupilles de retenue. Ces éléments impliquent que les piliers portaient des plaques : une plaque rectangulaire sur les piliers courts, la Sangle et une plaque circulaire sur les piliers longs, la Plaque Circulaire. C'est l'ossature essentielle de toute reconstitution fidèle, les quatre rayons représentant quatre fonctions différentes ;
  • Fragment D : composantes épicycloïdales pour Vénus, des études antérieures ont suggéré qu'il y avait deux engrenages dans le fragment D, mais il s'agit d'une illusion créée par la division de l'arbre. Le nombre de dents d'origine peut être déterminé de manière fiable comme étant 63 dents, étant donné que toutes les dents sauf trois ont survécu. Les composants de base du Fragment D sont un disque, un engrenage et une plaque, appelée ici plaque D, et un arbre reliant ces trois éléments. Le disque et l'engrenage sont rivetés l'un à l'autre et présentent en leur centre des trous carrés correspondant à des sections carrées à l'une des extrémités de l'arbre.

 


L'existence même de ce mécanisme prouve que cette technologie existait déjà entre 150 et 100 avant J.-C., mais que le savoir s'est perdu par la suite. Des machines similaires d'une complexité équivalente ne sont réapparues qu'au XVIIIe siècle. Bien qu'elle ait été trouvée sur un cargo romain, les historiens pensent qu'elle est d'origine grecque, peut-être de l'île de Rhodes, connue pour ses impressionnantes démonstrations d'ingénierie mécanique.

« Après une lutte considérable, nous sommes parvenus à faire correspondre les preuves des fragments A et D à un mécanisme pour Vénus, qui modélise exactement sa relation de période planétaire de 462 ans, l'engrenage à 63 dents jouant un rôle crucial », a déclaré le coauteur David Higgon. L'équipe a ainsi pu dériver les cycles des autres planètes et créer des mécanismes permettant de calculer les cycles astronomiques tout en minimisant le nombre d'engrenages afin que tout tienne dans l'espace restreint du dispositif.

En 2002, Michael Wright, alors conservateur de l'ingénierie mécanique au musée des sciences de Londres, a fait la une des journaux en présentant de nouvelles images radiographiques plus détaillées de l'appareil, prises par tomographie linéaire. Seuls les éléments situés dans un plan particulier sont mis en évidence, ce qui permet de les examiner de plus près et de déterminer l'emplacement exact de chaque engrenage.

L'analyse approfondie de Wright a révélé un engrenage central fixe dans la roue principale du mécanisme, autour duquel d'autres engrenages mobiles pouvaient tourner. Il en conclut que le dispositif a été spécifiquement conçu pour modéliser le mouvement "épicycloïdal", conformément à la notion grecque antique selon laquelle les corps célestes se déplacent selon des schémas circulaires appelés épicycles.


Le dispositif était suffisamment bien conçu pour reproduire assez fidèlement le mouvement du Soleil et de la Lune, ainsi que des planètes Mercure et Vénus. Mars, Jupiter et Saturne, qui étaient également connues dans l'Antiquité ne sont pas concernées. Wright a émis l'hypothèse qu'il y avait peut-être une couche supérieure au mécanisme, avec des engrenages supplémentaires pour modéliser les planètes manquantes. Il a également émis l'hypothèse que le cadran inférieur arrière aurait pu être utilisé pour prédire les éclipses.

L’ancien conservateur de l'ingénierie mécanique au musée des sciences a finalement construit une reproduction du mécanisme d'Anticythère, en empilant les engrenages comme les couches d'un sandwich. En tournant un bouton sur le côté, on pouvait faire avancer et reculer les différents corps célestes pour déterminer leur position à n'importe quelle date.

L’article s'appuie sur les travaux de Wright dans le cadre du projet de recherche en cours sur le mécanisme d'Anticythère, il a entrepris une imagerie radiographique 3D plus avancée avec l'aide de X-Tek Systems au Royaume-Uni et de Hewlett-Packard (HP), entre autres. Rappelons qu’en 2005, HP a construit un dispositif d'imagerie de surface en 3D, le PTM Dome, qui entoure l'objet à examiner. Un facteur essentiel étant la fragilité du mécanisme d'Antikythera, la contribution de X-Tek a été un tomographe informatisé de 12 tonnes. Celui-ci a été utilisé pour examiner les fragments originaux, ainsi que des pièces supplémentaires découvertes en octobre 2005.

Le mécanisme d'Anticythère reste cependant entouré de nombreux mystères, notamment celui de savoir si cette dernière version a réellement pu être construite à l'aide des techniques de fabrication antiques.

Source : Nature

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