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Léonard de Vinci - Observateur, scientifique et inventeur
 
 
 
 

 

Codex du vol des oiseaux, rédigé en écriture spéculaire (1485-1490)

 

 

Etude sur les turbulences

 

 

Étude de Léonard de Vinci sur l'embryon humain (1510-1513)

 

 

La vis aérienne, considérée comme la base de l'hélicoptère (1486)

 

 

Machine à polir les miroirs

 

 

Plans pour une machine volante (1488), Institut de France, Paris 

 

 


Journaux et notes 

 

 

Ces journaux sont pour la plupart rédigés dans une écriture spéculaire, plus communément appelée « écriture en miroir ». La raison peut avoir été davantage un besoin pratique, pour être plus rapide, que pour des raisons de chiffrement comme cela est souvent suggéré. Comme Léonard écrivait avec sa main gauche, il devait être plus facile pour lui d'écrire de droite à gauche.

Ses notes et dessins, dont les plus anciens sont datés de 1475, montrent une grande variété d'intérêts et de préoccupations, mais aussi certaines listes quelconques d'épicerie ou de ses débiteurs. Il y a des compositions pour des peintures, des études de détails et de tapisseries, des études de visages et d'émotions, des animaux, des bébés, des dissections, des études botaniques et géologiques, des machines de guerre, des machines volantes et des travaux architecturaux.

Ces carnets de notes - initialement des feuilles volantes de différentes tailles et de différents types, données par ses amis après sa mort - ont trouvé leur place dans les collections importantes comme celles exposées au château de Windsor, au musée du Louvre, à la Bibliothèque nationale d'Espagne, à la Bibliothèque ambrosienne de Milan, au Victoria and Albert Museum et à la British Library de Londres. La British Library a mis une sélection à partir de ses notes (BL Arundel MS 263) sur l'Internet dans les pages de son site abordant ce chapitre. Le Codex Leicester est le seul grand travail scientifique de Vinci qui soit entre les mains d'un propriétaire privé (Bill Gates).

Les journaux de Léonard semblent avoir été destinés à la publication, car beaucoup de feuilles ont une forme et un ordre qui en faciliteraient l'édition. Dans de nombreux cas, un seul thème, par exemple, le cœur ou le fœtus humain, est traité en détail à la fois dans les mots et les images, sur une seule feuille. Ce mode d'organisation minimise également la perte de données dans le cas où les pages seraient mélangées ou détruites. La raison pour laquelle ces journaux n'ont pas été publiés alors que Léonard était encore en vie est inconnue, mais certains estiment que la société n'était pas prête pour cela, notamment l'Église vis-à-vis de ses travaux anatomiques.

 

 

Etudes scientifiques
 

 

L'approche de la science par Léonard est très liée à l'observation : si « la Science est le capitaine, la pratique est le soldat ». Sa science, ses recherches scientifiques ne portent exclusivement que sur les parties qu'il a pratiquées en technicien. Léonard de Vinci a essayé de comprendre un phénomène en le décrivant et en l'illustrant dans les plus grands détails, en n'insistant pas trop sur les explications théoriques. Ses études sur le vol ou le mouvement de l'eau sont sans doute ce qu'il y a de plus remarquable à ce sujet. Comme il manquait d'instruction initiale en latin et en mathématiques, les chercheurs contemporains ont largement ignoré le savant Léonard, bien qu'il ait appris par lui-même le latin.

 

Dans les années 1490, il a étudié les mathématiques à la suite de Luca Pacioli et a fait une série de dessins de solides réguliers dans une forme squelettique afin de les faire graver pour son livre Divina Proportione (1509). Il est alors particulièrement fasciné par l'idée de l'absolu et de l'universel. Cependant, sa culture mathématique est celle d'un praticien : elle a les objectifs limités des abacistes de son temps, il pénètre avec peine la géométrie des Grecs, sa perspective est celle de tous les théoriciens de son temps. Néanmoins, Léonard a conçu un instrument à système articulé destiné à construire une solution mécanique du problème d'Alhazen, problème essentiellement technique, et qui témoigne d'une connaissance approfondie des propriétés des coniques.

 

De même, la mécanique de Léonard est celle de ses contemporains, avec ses faiblesses, ses incertitudes, ses erreurs et il ne paraît pas qu'il ait apporté beaucoup de découvertes en la matière. Sa physique est assez confuse et vague. Il ne fut certainement jamais artilleur et n'a pas de théorie relative à la balistique. Pourtant, comme l’attestent certains de ses schémas, Léonard de Vinci eut peut-être l’intuition, comme on pouvait l’observer sur un jet d’eau, qu’il n’existait pas de partie rectiligne dans la trajectoire d’un projectile d’artillerie contrairement à ce qui était couramment admis à l’époque. Mais il s’arrêta très vite sur une voie que Tartaglia puis Benedetti allaient suivre et qui mena à Galilée.

 

Si Alberti ou Francesco di Giorgio Martini se préoccupèrent de la solidité des poutres, jamais ils n’avaient cherché de formulations mathématiques. Léonard de Vinci s’intéresse au problème de la flexion, sans doute à l’aide d’expériences, et parvient à définir des lois, encore imparfaites, de la ligne élastique pour des poutres de différentes sections, libres ou encastrées dont le problème de Galilée (problème du balcon). Ce faisant, il élimine le module d’élasticité et le moment auquel avait pourtant fait allusion Jordanus Nemorarius.

 

Sa chimie se borne à la mise au point d'un alambic et aux quelques recherches d'alchimie qu'il pratiqua à Rome.

 

Paul Valéry met en avant la manière dont Léonard de Vinci a découvert intuitivement par l'observation « le premier germe de la théorie des ondulations lumineuses », sans cependant pouvoir la valider de manière expérimentale : « L'air est rempli d'infinies lignes droites et rayonnantes, entrecroisées et tissées sans que l'une n'emprunte jamais le parcours d'une autre, et elles représentent pour chaque objet la vraie forme de leur raison (de leur explication). » Léonard de Vinci étudia aussi beaucoup la lumière et l'optique ; en hydrologie, la seule véritable loi qu'il ait formulée est celle du débit des cours d'eau.

 

Il semble que, à partir du contenu de ses carnets, il ait envisagé de publier une série de traités sur une grande variété de sujets. À plusieurs reprises il mentionne un projet de traité de l'eau, mais qui paraît avoir été si considérable dans sa pensée qu'il semblait irréalisable. Un traité d'anatomie aurait été observé au cours d'une visite par le secrétaire du cardinal Louis d'Aragon en 1517.

 

Son élève Francesco Melzi, chercha à reconstituer le Traité de la Peinture que Léonard de Vinci avait projetté toute sa vie d'écrire. Il compila pour cela les aspects de son travail sur l'anatomie, la lumière et les ombres, les drapés, les paysages. Une édition partielle et incomplète du travail de Francesco Melzi parut en 1651, en italien, puis en français. Charles Le Brun présenta l’édition française du Traité de la Peinture aux membres de l'Académie royale de peinture et de sculpture comme le livre qui devait leur servir désormais de référence (malgré les critiques d‘Abraham Bosse et le scepticisme de Félibien. C’est ainsi que Léonard de Vinci fut transformé « en précurseur de la pensée académique », selon la formule de Daniel Arasse.

 

 


Médecine et anatomie

 

La formation initiale de Léonard à l'anatomie du corps humain a commencé lors de son apprentissage avec Andrea del Verrocchio, son maître insistant sur le fait que tous ses élèves apprennent l'anatomie. Comme artiste, il est rapidement devenu maître de l'anatomie topographique, en s'inspirant de nombreuses études des muscles, des tendons et d'autres caractéristiques anatomiques visibles. Il pose les bases de l'anatomie scientifique, disséquant notamment des cadavres de criminels dans la plus stricte discrétion, pour éviter l’Inquisition. Les conditions de travail sont particulièrement pénibles à cause des problèmes d'hygiène et de conservation des corps. Comme artiste connu, il a reçu l'autorisation de disséquer des cadavres humains à l'hôpital de Santa Maria Nuova à Florence et, plus tard, dans les hôpitaux de Milan et de Rome. De 1510 à 1511, il a collaboré dans ses recherches avec le médecin Marcantonio della Torre.

Léonard a dessiné de nombreux squelettes humains, des os, ainsi que les muscles et les tendons, le cœur et le système vasculaire, l’action de l’œil, les organes sexuels et d'autres organes internes. Ces observations contiennent parfois des inexactitudes dues aux connaissances de l'époque, il n'a par exemple jamais entrevu la circulation du sang. Il a fait l'un des premiers dessins scientifiques d'un fœtus dans l'utérus et la première constatation scientifique de la rigidité des artères suite à une crise cardiaque. Comme artiste, Léonard observa de près les effets de l'âge et de l'émotion humaine sur la physiologie, en étudiant en particulier les effets de la rage. Il a également dessiné de nombreux modèles dont certains avec d'importantes déformations faciales ou des signes visibles de maladie.

 

Il a aussi étudié et dessiné l'anatomie de nombreux animaux. Il a disséqué des vaches, des oiseaux, des singes, des ours et des grenouilles, comparant la structure anatomique de ces animaux avec celle de l'homme. Il étudia également les chevaux.

 

 

 


Ingénierie et invention

 

 

« Combien de biographies n'a-t-on pas écrites, qui ne mentionnent cette activité scientifique ou technique que pour montrer l'étendue d'un savoir qu'on veut universel [...] Tout ceci n'a pu se faire que péniblement, par une recherche constante de ce qu'avaient écrit les anciens ou les prédécesseurs immédiats [...] Et faute de connaître tout ce passé qui l'avait fait, on a présenté Léonard comme un inventeur fécond » (Les ingénieurs de la Renaissance, Bertrand Gille). Léonard de Vinci s’inscrit dans le courant technicien de la Renaissance et, comme tel, il eut des prédécesseurs immédiats ou plus lointains parmi lesquels on peut citer Konrad Kyeser, Taccola, Roberto Valturio, Filippo Brunelleschi, Jacomo Fontana ou encore Leon Battista Alberti à qui il doit sans doute beaucoup. Certains furent des personnalités plus puissantes, des esprits plus complets, des curiosités plus larges encore. C’est le cas de Francesco di Giorgio Martini, qui fut son supérieur lors de la construction du dôme de Milan et à qui il emprunta certainement beaucoup. Étant sans doute moins occupé par ses réalisations que ce dernier du fait d’un carnet de commandes moins rempli, Léonard de Vinci sera à la fois plus prolixe mais surtout capable d’un changement de méthode.

 

Léonard est considéré comme le précurseur de nombre de machines modernes et, au-delà de l'étonnement éprouvé face à l’imagination prospective de l’auteur, on peut vite constater que le fonctionnement réel de la machine n’a pas dû être son souci premier. Comme le moine Eilmer de Malmesbury au XIe siècle qui avait oublié la queue dans sa machine volante, les inventions de Léonard butent sur de nombreuses difficultés : l’hélicoptère s’envolerait comme une toupie, le scaphandrier s’asphyxierait, le bateau à aubes n’avancerait pas... De plus, dans ces épures, Léonard ne pose jamais le problème de la force motrice.

Dans une lettre adressée à Ludovic Sforza, il prétend être capable de construire toutes sortes de machines à la fois pour la protection de la ville et pour le siège. Quand il a fui à Venise en 1499, il a trouvé un emploi d'ingénieur et a développé un système de barrières mobiles pour protéger la ville contre les attaques terrestres. Il a également eu pour projet de détourner la circulation de l'Arno afin d'irriguer les champs toscans, de faciliter le transport et même de gêner l'approvisionnement maritime de Pise, la rivale de Florence.

 

Ses carnets présentent un grand nombre d'« inventions », à la fois pratiques et réalistes, notamment des pompes hydrauliques, des mécanismes à manivelle comme la machine à tailler les vis de bois, des ailettes pour les obus de mortier, un canon à vapeur, le sous-marin, plusieurs automates, le char de combat, l'automobile, des flotteurs pour « marcher sur l'eau », la concentration d'énergie solaire, la calculatrice, le scaphandre à casque, la double coque ou encore le roulement à billes. La paternité de la bicyclette est quant a elle très controversée.

 

Un examen attentif de ces épures indique cependant que nombre de ces techniques furent, soit empruntées à quelques prédécesseurs immédiats (la turbine hydraulique à Francesco di Giorgio Martini, la chaîne articulée pour la transmission des mouvements à Taccola...), soit l'héritage d'une tradition encore plus ancienne (le martinet hydraulique est connu au XIIIe siècle, les siphons et aqueducs sont visibles chez Frontin, les automates de divertissement décrits par les mécaniciens grecs...). Pourtant Léonard fut aussi novateur ; il est sans doute l'un des premiers dans le cercle des ingénieurs de l'époque à s'intéresser au travail mécanique du métal et en particulier de l'or, plus malléable. Avec la machine volante, les quelques machines textiles, pour lesquels la régularité des mouvements mis en œuvre lui permettent d'appliquer son sens de l'observation, signent son originalité. Le métier mécanique, la machine à carder et celle à tondre les draps font sans doute de Léonard, le premier qui chercha à mécaniser une fabrication industrielle. La machine à polir les miroirs, qui supposait la solution d'un certain nombre de problèmes pour obtenir des surfaces régulières, planes ou concaves, a été imaginée pendant son séjour romain alors qu'il étudiait la fabrication des images. Paradoxalement, Léonard de Vinci s'intéressa peu à des inventions que nous jugeons aujourd'hui très importantes telles que l'imprimerie, même s'il est un des premiers à nous donner une représentation d'une presse d'imprimerie.

 

Si la guerre peut répondre à une nécessité, elle est « pazzia bestialissima » (une « folie sauvage »). Il étudie donc les armes tout en gardant du recul quant à leur utilisation. En 1502, Léonard a dessiné un pont de deux cent quarante mètres dans le cadre d'un projet de génie civil pour le sultan ottoman Bayezid II d'Istanbul. Le pont était destiné à franchir l'embouchure du Bosphore connue sous le nom de la « Corne d'Or ». Beyazid ne poursuit pas le projet, car il estime que cette construction serait impossible. La vision de Léonard a été ressuscitée en 2001 quand un petit pont basé sur sa conception a été construit en Norvège. Le 17 mai 2006, le gouvernement turc a décidé de construire le pont de Léonard pour la Corne d'Or.

 

Pendant la majeure partie de sa vie, Léonard a été, comme Icare, fasciné par le vol. Il a produit de nombreuses études sur ce phénomène en s'inspirant des oiseaux et des plans de vol de plusieurs appareils, dont les prémices d'hélicoptère nommées la « vis aérienne », le parachute et un deltaplane en bambou. Sur ce nombre, la plupart étaient irréalisables, mais le deltaplane a été construit, et, avec l'ajout un empennage pour la stabilité, a volé avec succès. Néanmoins, il semble probable qu'il estimait que les systèmes proches des chauves-souris avaient le plus gros potentiel. Il inventa également la soufflerie aérodynamique pour ses travaux. Le musée du clos Lucé à Amboise, le musée Il Castello situé au château de comtes Guidi de Vinci et le Musée des Sciences et des Techniques Léonard de Vinci de Milan contiennent de nombreuses maquettes, des objets grandeur nature basés sur l’étude de ses carnets et des explications sur son travail.

 

De Vinci a également étudié l'architecture. Il est influencé par les travaux de Filippo Brunelleschi et a projeté de surélever le baptistère Saint-Jean de Florence ou de créer une tour-lanterne pour la cathédrale de Milan. Il utilise souvent la forme octogonale pour les bâtiments religieux et le cercle pour les militaires. Suite à la peste qui frappe Milan vers 1484 et 1485, il conçoit une ville parfaite théorique avec des axes de circulation optimaux et des conditions de vie de qualité, sa vision n'est pas marquée par des distinctions sociales mais fonctionnelles, tels des organes dans un corps humain. Il travaille également sur les jardins. Néanmoins, beaucoup de ses travaux sur l'architecture seront perdus.

 

 

Pour en savoir plus

 

 

 

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