Science et technologie byzantines

Page manuscrite du début du livre 18 de la Chronique de Jean Malalas (Oxford, Bodleian Library, MS. Barocci 182, fol. 273v).

L’histoire à Byzance prend deux formes : soit la description des évènements d’un règne ou d’une période, généralement écrite à la gloire d’un prince ou d’une famille[N 3], soit d’une chronique universelle dont le but est de convaincre le lecteur que le monde byzantin et la foi orthodoxe, sous la direction de l’empereur, reproduisent sur terre l’ordre voulu par Dieu dans les cieux[6]. Alors que les premières sont écrites dans un style soigné et recherché, les deuxièmes sont écrites dans une langue peu éloignée de la langue courante.

Un exemple de ces chroniques universelles est celle écrite par Jean Malalas, rhéteur syrien du VI^e siècle et fonctionnaire de l’administration impériale, qui dans sa Chronographia relate l’histoire du monde depuis la création jusqu’à « l’empereur Zénon et les empereurs qui l’ont suivi »[7].

Il serait impossible d’énumérer ici tous les historiens byzantins. Mentionnons seulement à travers les siècles Théophylacte Simocatta, que l'on peut considérer comme le dernier historien du monde antique et qui vécut au début du VII^e siècle. Il écrivit une œuvre historiographique intitulée Histoires, s’inscrivant dans la suite des historiens du VI^e siècle (Procope de Césarée, Agathias de Myrina, Ménandre le Protecteur) relatant le règne de l'empereur d'Orient Maurice I^er (582-602) qui constitue une source d'information essentielle sur les Perses et les Slaves. Théophane le Confesseur (758/759 – 817/818), aristocrate, moine, théologien et chroniqueur, est surtout connu comme l’auteur d’une importante Chronographie poursuivant celle de Georges le Syncelle (mort après 810) à partir de Dioclétien jusqu’à la chute de Michel I^er Rhangabé.

Au XI^e siècle, Georges Cédrenne, dit Cécaumène, écrit une Chronique Universelle qui s’étend, comme c’était l’habitude à l’époque, depuis la création du monde jusqu'à l'avènement d'Isaac Comnène (1057); c’est l’une des rares sources sur les villes de la Khazarie après le sac d’Itil (ou Atil) en 969.

Premier enfant de l’empereur Alexis I^er, Anne Comnène (1083-1153) écrivit vers 1148 l’Alexiade, une œuvre apologétique consacrée à son père, mais qui contient également nombre d’informations sur les Normands, les Scythes (Petchenègues) et les Turcs en plus de nous faire voir l’histoire de la première croisade du point de vue byzantin.

Au même siècle, Jean Skylitzès (vers 1040-début du XI^e siècle) est l'auteur du Synopsis Historiarum, une chronique qui couvre la période allant de 811 à 1057 (dynasties amoriennes et macédonienne), et se veut la continuation de la Chronographie de Théophane le Confesseur.

En plus de nous transmettre le savoir historique de l’Antiquité, nombre de ces auteurs reprenant les travaux d’auteurs anciens dont certains ne nous sont connus que par eux, y ajoutent les données sur le monde plus récent jusqu’à leurs époques respectives.

La carte du monde tel que vu par Strabon.

La géographie se basait sur les travaux de Strabon (vers 60 av. J.-C. – vers 20 ap. J.-C.) et de Pausanias le Périégète (vers 115 – vers 180). Il s’agit essentiellement d’une géographie descriptive poursuivant un but de nature économique, la géographie théorique étant presque totalement ignorée. Ainsi le Périple de la mer Érythrée écrit en grec entre la première moitié du I^er siècle et le III^e siècle est un récit d'exploration maritime décrivant la navigation et les facilités commerciales depuis les ports romano-égyptiens comme Bérénice le long de la côte de la mer Rouge pour suivre la route maritime qui longeait les côtes de l'Afrique orientale jusqu’en Inde[8]. Le même but utilitaire est également visible dans l’œuvre de Constantin VII (r. effectif 944-959) De administrando Imperio (« De l'administration de l'Empire ») où l’empereur décrit à l’intention de son fils les pays et les peuples qui entourent l’empire (Serbes, Croates, Rus’, Petchenègues,…), les routes par lesquelles ils entrent en contact avec Byzance et les moyens de faire alliance avec eux contre des ennemis (Khazars)[9]. Même chose dans les nombreux rapports d’ambassadeurs byzantins en pays étrangers comme Priscus (V^e siècle) (sur la cour d’Attila), Nonnosos (VI^e siècle) (sur la région de la mer Rouge) et Théodore Métochitès (1270–1332) (sur l’Arménie et la Serbie).

La cartographie remplaça la description des pays et des villes par des listes de noms comme dans le Synekdèmos d’Hiéroklès VI^e siècle, catalogue de neuf cents villes de l'Empire byzantin classées dans les soixante-quatre provinces, approximativement par ordre géographique[10]. Ces ouvrages sont souvent influencés soit par la vision cosmologique du monde que se faisaient les Byzantins comme chez Cosmas Indicopleustès (VI^e siècle) dont la description du monde, intitulée Topographie chrétienne, rejette l'image du monde des savants grecs, incompatible selon lui avec l'enseignement de la Bible[11], soit par l’acceptation sans discernement des sources comme dans le De Thematibus de Constantin Porphyrogénète chez qui la distribution des villes des temps anciens serait identique à celle du X^e siècle, soit par des informations folkloriques que l’on retrouve dans les diverses descriptions des pays et de leurs peuples[10].

L’astrolabe fera l’objet de nombreux travaux d’astronomie en Occident et en Orient. Ici un exemple médiéval islamique datant d’environ 1480 (Museum of the History of Science, Oxford).

À Byzance, mathématiques et astronomie ne pouvaient être dissociées et formaient conjointement ce qu’il est convenu d’appeler la « haute » tradition scientifique par opposition à la « basse » tradition qui incluait l’alchimie et l’astrologie[1]. Cette tradition se basait sur les travaux d’Euclide (III^e siècle av. J.-C.), d’Archimède (II^e siècle av. J.-C.) et de Ptolémée (I^er siècle av. J.-C.)[12]. Jean Philippon (VI^e siècle) est probablement celui qui fait la transition entre science hellénistique et science byzantine. Grammairien, philosophe et théologien chrétien, il écrivit le plus ancien traité sur l’astrolabe planisphérique et ses usages[13]. Également à l’époque de Justinien I^er, Eutocios d'Ascalon, géomètre grec et auteur de commentaires sur les écrits d'Archimède et d'Apollonios de Perga, introduisit les mathématiques grecques à Constantinople [3].

Les deux architectes de Sainte-Sophie de Constantinople, Anthémius de Tralles et Isidore de Milet (VI^e siècle) étaient surtout connus, le premier comme mathématicien spécialisé dans l’étude des paraboles et le deuxième comme ayant dirigé la publication des traités d’Archimède sur la mesure du cercle et sur les sphères et les cylindres [14].

Au VII^e siècle, la science alexandrine où astronomie et mathématiques occupent une place de choix migre vers Constantinople. Stéphane d’Alexandrie (vers 550 – après 619) rédigea un traité d’astronomie intitulé « Explication des tables de Théon par des exemples particuliers » le reliant à la « haute science » alors que divers traités d’alchimie conservés sous son nom le relieraient à la « basse science »[15].

Une nouvelle époque s’ouvrit au IX^e siècle avec Léon le Mathématicien, savant, philosophe et religieux byzantin, qui remit à l'honneur les sciences mathématiques et l'astronomie ainsi que les sciences naturelles, et à qui l’on doit d’avoir fait recopier les principales œuvres des mathématiciens antiques comme Euclide, Diophantos, Apollônios, Ptolémée, Archimède et autres[16].

À la fin du premier millénaire, la « Renaissance macédonienne » (867-1056) développera les acquis grecs antérieurs, continuant en cela la lignée des « commentateurs », tout en y intégrant l’évolution scientifique des Arabes et des Perses dont les Byzantins deviennent les experts[17]. Ce gout pour la transcription des œuvres antiques se poursuivit jusqu’au XII^e siècle. Sous le règne de Manuel I^er (r. 1118 – 1180), fervent d’astronomie et d’astrologie, le « Traité d’astronomie » de Ptolémée fut traduit en Sicile probablement par Adélard de Bath. Il est possible que ce soit d’Italie que les Byzantins reçurent au XII^e siècle les chiffres arabes qui mirent beaucoup de temps à se répandre. Georges Pachymère (1242 – vers 1310), mieux connu comme historien, les connaissait lorsqu’il écrivit son « Manuel des quatre sciences »[14].

Après une période de déclin, l’intérêt pour les mathématiques reprit avec Théodore Métochitès (1270–1332), homme d’État et intellectuel qui écrivit une introduction à l’astronomie de Ptolémée, un traité sur la forme mathématique de la philosophie et de nombreux commentaires d’Aristote[18]. Ardent défenseur des théories de Ptolémée, Isaac Argyros, théologien, mathématicien et astronome, écrira au siècle suivant un traité sur l’astrolabe, deux livres d’astronomie, un essai sur les racines carrées, des scholies à Euclide et une nouvelle édition du commentaire à Nikomachos[19], alors que son contemporain Théodore Méliténiotès (vers 1320 – 1393), grand sacellaire (inspecteur des monastères), puis vers 1360 directeur de l'école patriarcale, écrira un traité intitulé Trois livres d'astronomie (Άστρονομική τρίβιβλος)[N 4] qui en fit le plus grand astronome de Byzance avec Nicéphore Grégoras (vers 1295 – 1360). Ce dernier est mieux connu toutefois comme historien grâce à son Histoire Romaine; sur le plan scientifique, on conserve son Traité sur l’astrolabe et le fait qu’il fut l’un des premiers depuis l'Antiquité, à calculer et à prévoir avec exactitude l’éclipse solaire totale du 16 juillet 1330.

À partir de cette période toutefois, les œuvres des anciens auteurs grecs quittent Constantinople avec les émigrés qui vont s’installer en Occident où, avec celles déjà traduites en arabe, en latin ou en hébreu, elles contribueront à une renaissance des mathématiques [20].

Page manuscrite de l’ouvrage de Philipon, « De usu astrolabii eiusque constructione », 1381/1382. (Biblioteca Medicea Laurenziana, Plut. 28,16, fol. 272r.

En cette matière également, les Byzantins continueront l’œuvre des anciens Grecs, en les copiant, en les enseignant ou en les développant pour concilier pensée grecque et conceptions chrétiennes de l’univers; leur grand mérite toutefois sera de transmettre ce savoir aux Syriens, aux Arabes ainsi que, au XIII^e siècle, à la Sicile normande[20]. Tout comme en géographie, leur intérêt portera moins sur la théorie que sur l’application de la physique aux problèmes techniques[20].

Jean Philippon (aussi connu sous le nom de Jean le Grammairien[N 5] - vers 490 – après 568) philosophe et théologien monophysite remit en question la théorie d’Aristote selon laquelle les projectiles continuent d’avancer par l’effet d’une force motrice transmise par le lanceur (et non par la poussée de l’air) et lui substituera la théorie de l’impetus. Ses critiques seront une source d’inspiration pour Galileo Galilei qui le citera à nombre de reprises dans ses œuvres [21].

La Physique d’Aristote sera étudiée à Constantinople jusqu’au XIV^e siècle et fera l’objet d’abondants commentaires par Simplicius (vers 480 – 509), Michel Psellos (1017/1018 – 1078), Michel d’Éphèse (XI^e siècle) et Théodore Métochitès (1270–1332). On doit entre autres à Michel Psellos de nombreux travaux sur la matière, la couleur, le mouvement, l’écho, la pluie le tonnerre et les éclairs[22] ainsi qu’à son contemporain, Syméon Seth, à qui on doit un Traité de physique en cinq livres (sur la terre, les quatre éléments, le ciel, la matière et l'âme, et la cause finale), d'inspiration aristotélicienne[23].

Sur le plan de la physique appliquée, on doit au général Bélisaire (500 – 569) l’invention ou au moins la mise en œuvre des premiers « moulins flottants », moulins à eau installés sur un bateau dans le cours d'une rivière ou d'un fleuve. En 537, l’approvisionnement de Rome en farine fut interrompue par le siège des Goths. Se basant sur une idée de Vitruvius, ingénieur romain du I^er siècle, Bélisaire fit construire ces bateaux où l’eau au lieu de faire avancer le bateau servait à moudre le grain[24].

Tout comme pour l’architecture, la médecine est une des sciences où les Byzantins dépassèrent leurs prédécesseurs gréco-romains et influenceront à la fois la médecine arabo-musulmane et celle qui se développera en Europe pendant la Renaissance. L’œuvre d’Hippocrate et celle de Galien constituèrent les bases du savoir médical qu’enrichirent des savants comme Oribase (v. 325 - v. 395), compilateur byzantin de connaissances médicales qui n’hésita pas à corriger les méthodes anciennes fautives, Aétios d'Amida (VI^e siècle), Alexandre de Tralles (VI^e siècle) et Paul d'Égine (VII^e siècle) dont le Recueil des Pléiades (en grec : Epitomes iatrikes biblia hepta; en latin : De Re Medica Libri Septem), est une compilation en sept livres de textes de médecins antiques qui annonce l’approche anthologique de la tradition[25].

Un nouvel intérêt pour les traités médicaux s’annonce à partir du X^e siècle avec des auteurs comme Mélétios le Moine (IX^e siècle), Théophane Chrysobalantès (X^e siècle), Syméon Seth (mentionné plus haut, XI^e siècle), Nicolas Myrepsos (XIII^e siècle), auteur d'un traité en 48 livres contenant 2 656 formules de médicaments composés à partir de 370 plantes et Joannes Actuarius (XIV^e siècle) dont trois ouvrages ont été conservés traitant essentiellement de diététique, d’hygiène et de médicaments[25]. Aux connaissances acquises des Grecs, les Byzantins ajouteront celles importées des Arabes et des Perses. Syméon Seth sera le premier à mentionner des produits orientaux comme les clous de girofle, les noix de muscade et le chènevis. Le traité de Myrepsos pour sa part comprend de nombreuses recettes venant de Sicile ou sont d’origine orientale[26].

L’attention particulière donnée à l’hygiène et à l’organisation sanitaire fut une source de préoccupation constante pour l’administration impériale et pour l’Église qui en avait la charge et constitue une innovation par rapport aux Anciens. Elle inspira la création d’hôpitaux, la formation des médecins, la préparation et la conservation des médicaments.

Le premier hôpital fut probablement fondé par Basile de Césarée (329-379), évêque qui fit construire dans chaque circonscription de son diocèse un hospice pouvant recevoir les pauvres et les malades. À Césarée même, il construisit un « ensemble hospitalier » complet comprenant, outre une église, un hospice de vieillards, un hôpital pour les malades, une hôtellerie pour les voyageurs et les pèlerins, des logements pour les gens de service, et des écoles pour les orphelins de la ville[27]. Par la suite, les services se « spécialiseront ». Ainsi, le monastère du Pantocreator fondé au XII^e siècle était pourvu d’un hôpital prévu pour cinquante malades, hommes et femmes, répartis en cinq salles (ὄρδινοι) de dimensions différentes : une salle de blessés avec dix lits, une pour les malades des yeux ou des entrailles avec huit lits, une salle réservée aux femmes avec douze lits, et deux autres salles pour les malades ordinaires. Le personnel se composait de médecins spécialistes, d’assistants et de pharmaciens préparant les médicaments[28].

Sainte-Sophie de Constantinople, considérée comme le chef-d’œuvre de l'architecture byzantine.

Le domaine de l’architecture est probablement celui où les Byzantins ont le mieux réussi à dépasser leurs prédécesseurs. De Constantin et jusqu’à la construction de la basilique de Sainte-Sophie sous Justinien, elle constitue essentiellement la prolongation de l’architecture romaine traditionnelle où de vastes édifices étaient consacrés au culte ou aux affaires publiques et pouvaient accueillir de grandes foules. Par la suite, surtout au cours de la période où se multiplient les monastères et où les édifices tendent à être utilisés par une clientèle restreinte (fonctionnaires et dignitaires) plutôt que par les foules, les édifices prennent des dimensions plus restreintes. Succédant aux églises à plan basilical de forme oblongue, l’église à croix inscrite, édifiée à partir d’un naos formant carré dans lequel s’inscrivent les quatre bras de la croix, deviendra le type même des églises orthodoxes byzantines.

Le centre du naos est généralement surmonté d’un dôme. On doit aux Byzantins la création du « dôme sur pendentifs » dont le premier exemple sera Hagia Sophia (563). Si le dôme était déjà connu dans l’architecture romaine, l’utilisation de pendentifs permettait de donner à celui-ci une ampleur et une hauteur considérables. Après avoir été utilisé dans les plans de nombre d’églises orthodoxes byzantines, ce style sera repris dans la construction de mosquées musulmanes.

Outre les édifices affectés au culte, l’architecture byzantine se développa au gré de nombreux édifices civils : le Grand Palais de Constantinople, aujourd’hui en ruines[29], constituait le plus grand ensemble architectural de Constantinople. Constamment agrandi de Constantin I^er jusqu’au X^e siècle, il constituait un ensemble quelque peu hétéroclite d’édifices administratifs, cours, pavillons et églises qui n’est pas sans rappeler le Kremlin de Moscou. Les murailles de Constantinople avec le mur de Théodose permirent avec leur vingt kilomètres de longueur et leurs tours imposantes de résister pendant plus de mille ans à tous les ennemis.

L’alimentation en eau de la ville, si importante lors de sièges, était assurée par de vastes citernes, certaines souterraines comme le « Palais submergé » (en turc, Yerebatan Sarayī). Commencé sous Justinien dans les années 530, cet édifice qui servit à des usages multiples abritait une citerne souterraine de 138m sur 65m ornée de 28 rangées de 12 colonnes chacune supportant une voûte de briques[30]. Outre l’ « aqueduc de Justinien », on peut encore admirer le pont monumental qui permet de traverser la rivière Sangarius (aujourd’hui Sakarya) datant du VI^e siècle de même que le pont sur la Karamagara dans l’est de la Turquie, premier exemple de pont à arc pointé. Datant du V^e siècle ou VI^e siècle, il s’agit d’un pont voûté à arc unique de 17m de longueur et de 10m de hauteur[31].

Navire byzantin utilisant le feu grégeois contre celui de Thomas le Slave en 821 (Illustration du Skylitzès de Madrid, XII^e siècle).

L’invention byzantine la mieux connue dans le domaine militaire est sans conteste celle du feu grégeois. Datant de la fin du VIIe siècle, elle est attribuée à Callinicus d'Héliopolis, un architecte réfugié à Constantinople[32]. Probablement fabriqué à partir d’un mélange de résine de pin, de naphte, d'oxyde de calcium (chaux vive), de soufre ou du salpêtre, le feu grégeois demeura un des secrets militaires les plus jalousement gardés tant en ce qui concerne sa fabrication que sa propulsion. Dans son livre De Administrando Imperio, l’empereur Constantin VII enjoint à son fils et héritier Romain II de ne jamais révéler les secrets de la production du feu grégeois qui furent « montrés et révélés par un ange au grand et saint premier empereur chrétien Constantin » à qui l'Ange fit jurer « de ne préparer ce feu que pour les Chrétiens et seulement dans la cité impériale »[33]. Le secret fut effectivement si bien gardé que lorsque les Bulgares s’emparèrent d’une grande quantité du liquide et des siphons nécessaires à sa propulsion ils s’avérèrent incapables de s’en servir [34].

Le jet liquide était chauffé et projeté par un siphon à partir d’un tube de bronze. Il pouvait bruler sur l’eau et ne pouvait être éteint que par du sable en privant le feu de son oxygène ou au moyen de vinaigre ou de vieille urine sans doute en raison d’une réaction chimique particulière.

Son utilisation, particulièrement contre des flottes militaires, eut des effets désastreux sur l’ennemi et assura la survie de l’empire lors des deux sièges arabes de Constantinople (en 674-678 et en 717-718)[35].

Bientôt, les Byzantins découvrirent que ce feu grégeois pouvait aussi être projeté à l’aide de grenades incendiaires qui firent leur apparition peu après le règne de Léon III (717-741) sous forme de contenants en pierre ou en céramique[36]. Ces contenants assez volumineux étaient lancés sur l’ennemi à l’aide de catapultes ou de trébuchets, soit déjà en flammes, soit allumés par une flèche enflammée après leur tir[37].

Trébuchet à contrepoids en préparation pour un lancement.

Le trébuchet à traction, arme de siège aussi appelée mangonneau, était déjà connu en Chine au IV^e siècle avant notre ère. Il se propagea en Occident avec les Avars et fut adopté par les Byzantins au VI^e siècle. Il utilisait la force humaine pour propulser les boulets vers les murailles des assiégés. Son successeur, le trébuchet à contrepoids utilisant, comme son nom l’indique, un contrepoids au lieu de la force humaine est probablement d’origine byzantine et est décrit pour la première fois par l’historien Nicétas Choniatès alors qu’il est utilisé par l’empereur Andronic I^er lors du siège de Zevgminon en 1165[38]. Il n’est pas impossible toutefois qu’il ait déjà été utilisé par Alexis I^er, lequel lors du siège de Nicée aurait inventé de nouvelles pièces d’artillerie qui n’étaient pas du modèle conventionnel et qui firent fort impression sur les Croisés, ses alliés[39].

De même, le trébuchet portatif (en grec: cheiromangana) consistait en une fronde montée sur un support qui utilisait un levier pour projeter les projectiles. Il fut utilisé par l’empereur Nicéphore II Phokas vers 965 pour disperser les formations ennemies en terrain découvert. Il est également mentionné dans le taktika du général Nicéphore Ouranos (vers 1000) et classé comme une forme d’arme de guerre dans le De obsidione toleranda (auteur anonyme)[40].