La machine à vapeur fut inventée au XIX° siècle et héron

Publié le par Bernard Gasnot

La machine à vapeur fut inventée au XIX° siècle et héron
La machine à vapeur fut inventée au XIX° siècle et héron

Faux ! Aujourd'hui, nous pensons tous que les machines à vapeur sont apparues au cours XIX° siècle, après quelques décennies de gestation. Mais en réalité, le premier engin à vapeur fut inventé par Héron, un savant ayant vécu à Alexandrie au cours du I° siècle après Jésus Christ (rappelons que cette cité était alors très hellénisée.).


Héron, malgré ses nombreuses inventions, est aujourd'hui peu connu (les historiens ont beaucoup hésité quant à l'époque à laquelle il vécut, certains pensant qu'il serait né vers le II° siècle avant Jésus Christ.). S'intéressant à la physique et aux mathématiques, il écrivit quelques ouvrages qui, traduits en latin et en arabe, parvinrent à arriver jusqu'à nous.

Inventant des fontaines et des automates mus par l'eau, Héron conçut l'Eolipyle (ce qui signifie "Porte d'Eole."), la première machine à vapeur de l'Histoire.

Cet engin était constitué d'une chaudière, d'où sortaient deux tubes creux et coudés. Ces derniers étaient alors reliés à une petite sphère, d'où sortait à nouveau deux tubes creux de taille plus modeste.

Lorsque l'eau était portée à ébullition, la vapeur remontait le long de l'engin, et la sphère tournait alors sur elle même (peut être 1 500 tours par minute ?), propulsée par la vapeur sortant des petits tubes.

4 L'Eolipyle d'Héron d'Alexandrie.

Toutefois, cette machine consommant énormément d'énergie (plusieurs kilos de bois chaque heure.), elle fut progressivement abandonnée. Héron ne se rendit vraisemblablement pas compte que son invention aurait pu changer la face du monde, près de 1 700 ans avant l'heure...

A noter que certaines sources affirment que Léonard de Vinci, au XVI° siècle, ce serait inspiré de l'œuvre d'Héron afin de concevoir ses propres inventions.

15 septembre 2008

Héron d'Alexandrie : un savant visionnaire

Inventeur, mathématicien ou encore mécanicien, Héron d'Alexandrie est pourtant peu connu, même des historiens. Au XIXème siècle, c'est la stupéfaction quand des érudits découvrirent que ce mystérieux savant de l'Antiquité avait fait fonctionner ... une machine à vapeur, plus de 1500 ans avant James Watt !

Qui est Héron d'Alexandrie ?

On lui attribue le tour à vis, la pompe à incendie, l'horloge hydraulique ou encore le polybolos (baliste à culasse mobile tirant des rafales de projectiles). On peut même ajouter le piston ou la programmation. Cependant, même s'il est l'un des inventeurs les plus féconds du monde antique, il est pourtant un personnage peu connu. On ne connaît quasiment rien sur sa vie, ni même l'époque exacte à laquelle il vécut. Les historiens situent son existence entre la fin du Ier siècle avant J.C et la fin du Ier siècle de notre ère. De plus, ils ont identifié une dizaine d'écrivains portant le nom d'Héron à la même époque, ce qui n'arrange pas la recherche sur cet inventeur. Cependant, grâce aux recherches effectuées par Philippe Fleury, nous savons qu'il est postérieur à l'architecte Vitruve, c'est-à-dire après -20 (Gilbert Argoud, "Héron d’Alexandrie et Vitruve", article publié dans Sciences et vie intellectuelle à Alexandrie (Ier – IIIe siècle après J-C), Université de St-Etienne). D'après le mathématicien autrichien Otto Neugebauer, il fut contemporain de Columelle et de Pline l'Ancien, c'est-à-dire au milieu dul’Ier siècle. Il se justifie en constatant que Héron avait évoqué une éclipse lunaire qui, par ses calculs, ne peut correspondre qu'à celle du 12 mars 62 à exactement 23 heures, donc durant le règne de l'empereur Néron (Otto Naugebauer, Über eine Methode zur Distanzbestimmung Alexandria-Rom bei Heron, 1938). Gilbert Argoud confirma cette hypothèse en citant Pline l'Ancien, car ce dernier mentionne dans Histoire Naturelle (XVIII, 137) la vis de pressoir à pression directe de Héron comme d'une invention récente (Gilbert Argoud, "Héron d'Alexandrie, mathématicien et inventeur", article publié dans Sciences et vie intellectuelle à Alexandrie (Ier – IIIe siècle après J-C), Université de St-Etienne). En outre, d'autres arguments sont également développés de manière détaillée dans l'ouvrage collectif du Centre Jean Palerme Autour de la dioptre d'Héron d'Alexandrie, publié à l'Université de Saint-Etienne. Il faut savoir qu'en Europe occidentale, on connaissait peu de choses sur le savant d'Alexandrie jusqu'à ce que l'on retrouve en 1896, à Constantinople, un de ses manuscrits appelé Les Métriques. Aujourd'hui, la majeure partie de ses recherches nous est parvenue, c'est-à-dire sept ouvrages qui mentionnent quelques-unes de ses inventions. Ses écris sont précieux car il est très rare de retrouver des oeuvres portant sur les techniques de l'Antiquité. A l'intérieur de ses livres, certains traités ont traversé le temps. En effet, le plus connu d'entre eux, Les Pneumatiques, fut transmit de civilisations en civilisations, et a été repris par les Byzantins ou encore les Araméens. Mais ce sont surtout les Arabes qui recopièrent bon nombre de traités d'Héron, et les ont recopiés à plusieurs reprises. Nous pouvons citer par exemple Les Mécaniques, dont la traduction arabe est présente dans la bibliothèque de Leyde. A notre connaissance, ils n'ont pas tenté de reconstituer ses inventions, mais ont probablement été admiratifs envers des techniques qui les dépassaient. En parallèle, si les civilisations orientales du Moyen-Age semblaient attirées par ses traités, les Occidentaux s'y intéressaient probablement moins, puisqu'au contraire des Arabes, on n'en trouve aucune traduction. Malgré tout, quelques historiens supposent que Léonard de Vinci a été inspiré des traités d'Héron d'Alexandrie pour plusieurs de ses inventions. Mais encore une fois, personne ne peut l'affirmer. Il excellait dans la création d'automates, les machines actionnées à l'aide de la vapeur, de l'hydraulique, de l'air comprimé, le magnétisme, la lumière, la réflexion, etc. qui bien entendu suscitaient l'étonnement et l'émerveillement, quand ce n'était pas de la crainte. Son œuvre est parvenue jusqu'à nous grâce à quelques-uns de ses traités (tel le traité des pneumatiques) parmi lesquels beaucoup ont été traduits en latin et en arabe.

Héron le mathématicien :

Ses recherches en mathématiques visaient principalement l'aspect pratique de la mesure des objets. Plusieurs formules mathématiques sont attribuées à Héron, dont une méthode de calcul de l'aire d'un triangle sans utiliser de hauteur, ainsi qu'une autre permettant d'approcher la racine carrée de n'importe quel nombre de manière récursive. La première avait cependant été prouvée par Archimède au III° siècle avant JC et la seconde était déjà connue des Babyloniens. En revanche, il est l'auteur de formules de mesures de longueur, de surface et de volume pour des objets en trois dimensions.

L'éolipyle : la machine à vapeur de l'Antiquité

Appelé ainsi par les Grecs, l'éolipyle d'Heron fut reconstitué par le chercheur anglais John Landels. Pendant plusieurs années, Landels étudia les inventions antiques et publia une oeuvre consacré à ce domaine, Engineering in the Ancient World, en 1978. L'éolipyle se constitue principalement d'une sphère contenant de l'eau et est équipée de deux tubes diamétralement opposés. L'eau est chauffée jusqu'à l'apparition de vapeur qui s'échappe alors par les tubes, créant un couple de forces qui fait tourner la sphère à une vitesse d'environ 1500 tours par minute. Cependant, cet appareil n'est pas sans défaut. En effet, le développement de l'éolipyle est dérisoire et les pertes de chaleur sont importantes. Landels a calculé que pour fonctionner de manière continuelle, la machine devrait consommer plusieurs centaines de kilos de bois par heure, et que le ramassage et le transport nécessiterait le travail de trois ou quatre hommes ! Faute de charbon, de fonte ou encore de pièces essentielles telles que des joints ou des soupapes, les Grecs n'avaient donc aucune chance de dompter la vapeur. Ce n'est pas l'éolipyle qui pouvait déclencher une révolution industrielle. Cependant, l'existence de cette machine à vapeur prouve que, contrairement à ce que nous apprennent la majorité de nos historiens, James Watt n'était pas le premier à concevoir une machine à vapeur. Encore une fois, il serait temps de modifier nos livres d'histoires.


5 un distributeur d'eau sacrée, qui se mettait automatiquement en marche une fois qu'une pièce avait été glissée dans une fente.

6 Machines à rendre des oracles, une statue de divinité pleurant du sang, une autre de déesse-mère aux seins versant du lait.


8 Héron réalisa un système de portes automatiques s'ouvrant lorsqu'on allumait un feu sur un autel : le feu, en chauffant un volume d'eau, créait de la vapeur qui actionnait les portes du temple.
7 Il conçut des mécanismes pour le théâtre à base de poids et contrepoids mettant en mouvement des plates-formes et des personnages.

9 Il est possible qu'il ait été l'inventeur des premiers automates, bien que Philon de Byzance et Ctésibios l'aient vraisemblablement précédé dans ce domaine.

En revanche, il fut bien l'inventeur d'une sorte de thermomètre, et même de l'odomètre permettant de mesurer une distance parcourue, également d'une clepsydre pour mesurer le temps. Enfin, il est l'auteur d'ouvrages sur l'astrolabe permettant de mesurer la distance angulaire entre deux astres.

Une machine à vapeur est donc apparue en Antiquité, et c'est un ingénieur grec peu connu qui en fut l'inventeur. Pourquoi Héron d'Alexandrie était peu connu ? Sans doute qu'il était trop en avance sur son temps pour que toutes ses inventions soient comprises par les savants de l'Antiquité. Ptolémée, mathématicien du IIème siècle, n'en parlait même pas dans ses ouvrages. Il n'y a quasiment que le géomètre grec du IVème siècle Pappus qui le mentionna dans le livre VIII de sa Collection mathématique. L'ingéniosité de Héron d'Alexandrie ne sera pas donc exploitée par la suite, et l'éolipyle fut abandonné. Il est vrai que cette machine était trop demandeuse en ressources pour pouvoir déclencher une révolution industrielle, mais si cette invention avait été reprise pour être ensuite perfectionnée au fil des temps, l'humanité aurait peut-être fait un bon en avant considérable dans le progrès scientifique.

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